如图所示的镀锌铁皮材料ABCD,上沿DC为圆弧,其圆心为A,圆半径为2米,AD⊥AB,BC⊥AB,且BC=1米.现要用这块材料裁一个矩形PEAF(其中P在圆弧DC上、E在线段AB上,F在线段AD上)做圆柱的侧面,若以PE为母线,问如何裁剪可使圆柱的体积最大?其最大值是多少?
网友回答
解法1:分别以AB、AD所在直线为x轴、y轴建立直角坐标系xoy,
则圆弧DC的方程为:,
设,圆柱半径为r,体积为V,则,
∵2πr=AE=x,∴,
∴=,
∴,
设t=x2∈(0,3],u=t2(4-t),∴,
令u'=0,得,
当时,u'<0,u是减函数;当时,u'>0,u是增函数,
∴当时,u有极大值,也是最大值,
∴当米时,V有最大值米3,此时米,
答:裁一个矩形,两边长分别为和,能使圆柱的体积最大,其最大值为m3.
解法2:设,则PE=2sinθ,AE=2cosθ,
由2πr=AE=2cosθ,得,
∴,
设,u=t(1-t2),,
令u'=0,得,
当时,u'<0,u是减函数;当时,u'>0,u是增函数,
∴当时,u有极大值,也是最大值.
∴θ=arcsin时,V有最大值米3.
解析分析:解法1:分别以AB、AD所在直线为x轴、y轴建立直角坐标系xoy,设,圆柱半径为r,体积为V,则,,从而可求体积,利用换元法,结合求导数,即可求得V的最大值;解法2:设,则PE=2sinθ,AE=2cosθ,,从而可求体积,利用换元法,结合求导数,即可求得V的最大值.
点评:本题考查导数知识的运用,考查函数模型的构建,解题的关键是函数模型的构建,属于中档题.