2010年我国西南地区遭受特大旱灾,某地政府决定兴修水利,某灌渠的横截面设计方案如图所示,横截面边界AOB设计为抛物线型,渠宽AB为2m,渠深OC为1.5m,正常灌溉时水面EF距AB为0.5m.
(1)求水面EF的宽度;
(2)为了使灌渠流量加大,将此水渠的横截面改造为等腰梯形,受地理条件限制要求渠深不变,不准往回填土,只准挖土,试求截面等腰梯形的下底边长为多大时,才能使所挖的土最少?
网友回答
解:(1)建立如图所示的直角坐标系,则A(-1,1.5),B(1,1.5),C(0,1.5).
设抛物线方程为x2=2py(p>0),由点A(-1,1.5)代入方程,得到1=2p×1.5,即,所以抛物线方程为x2=,
由点E的纵坐标为1,得到点E横坐标为,所以截面图中水面宽度为m.
(2)设抛物线上一点M,因为改造水渠时只准挖土,而且要求挖出的土最少,
所以只能沿过点M与抛物线相切的切线挖土.
由,即,求导得y'=3x,所以过点M的切线斜率为3t,切线方程为,
令y=0,则,
所以截面面积为S=,当且仅当t=时等号成立.
所以截面梯形的下底边长为m时,才能使所挖的土最少.
解析分析:(1)先建立直角坐标系,从而可得到A,B,C的坐标,然后设出抛物线的标准形式,将A的坐标代入即可得到抛物线的方程,再结合点E的纵坐标可求得其横坐标,从而可求得EF的宽度.(2)先设出点M的坐标,根据沿过点M与抛物线相切的切线挖土时挖出的土最少,然后对抛物线方程进行求导,求得点M的切线的斜率,表示出切线方程,然后令y=0、,求得对应的x的值,从而表示出截面面积,最后根据基本不等式的性质可求得t的值.
点评:本题主要考查抛物线在实际生活中的应用.抛物线在现实生活中应用很广泛,在高考中也占据很重要的地位,所以希望广大考生在学习这里的知识时能够做到活学活用.