已知水渠在过水断面面积为定值的情况下,过水湿周越小,其流量越大.现有以下两种设计,其纵断面如图所示,图甲的过水断面为等腰△ABC,AB=BC,过水湿周l1=AB+BC;图乙的过水断面为等腰梯形ABCD,AD∥BC,AB=CD,∠BAD=60°,过水湿周l2=AB+BC+CD.若△ABC和等腰梯形ABCD的面积都是S,
(1)分别求l1和l2的最小值;(2)为使流量最大,给出最佳设计方案.
网友回答
解:(1)在图甲中,设∠ABC=θ,AB=BC=a,
则S=,l1=2a=2≥,当且仅当θ=90°时,l1=,
故l1的最小值为.
在图乙中,设AB=CD=m,BC=n,又由∠BAD=60°,可得AD=m+n,S=(m+n+n)×m,
故n=-.
∴-=+≥,当且仅当=,
即时,l2=.
故l2的最小值为2.
(2)由于2>,故>,故l2的最小值小于l1的最小值.
所以在方案乙中当l2最小,即时为最佳设计方案.
解析分析:(1)图甲的过水断面为等腰△ABC,AB=BC,设角ABC,表示出l1和s,图乙的过水断面为等腰梯形ABCD,AD∥BC,AB=CD,
∠BAD=60°,过水湿周l2=AB+BC+CD,表示出l2和s,根据l1、l2的表达式求最值;
(2)根据水渠在过水断面面积为定值的情况下,过水湿周越小,其流量越大,由(1)比较l1、l2的最小值的大小,小的其流量大.
点评:考查根据实际问题抽象函数模型的能力,并能根据模型的解决,指导实际生活中的决策问题,在解模的过程中应用了基本不等式求最值,和借助于三角函数的有界性放缩不等式,属中档题.