平地上有一条水渠,其横断面是一段抛物线弧,如图,已知渠宽为m,渠深为6m.(1)若渠中水深为m,求水面的宽,并计算水渠横断面上的过水面积;(2)为了增大水渠的过水量,

发布时间:2020-08-09 12:47:10

平地上有一条水渠,其横断面是一段抛物线弧,如图,已知渠宽为m,渠深为6m.
(1)若渠中水深为m,求水面的宽,并计算水渠横断面上的过水面积;
(2)为了增大水渠的过水量,现要把这条水渠改挖(不能填土)成横断面为等腰梯形的水渠,使水渠的底面与地面平行(不改变渠深),要使所挖土的土方量最少,请你设计水渠改挖后的底宽,并求出这个底宽.

网友回答

解:(1)建立如图的坐标系,
设抛物线的方程为x2=2py(p>0).
由已知点P(2,6)在抛物线上,得p=2,
∴抛物线的方程为y=,
令y=4,得x=±4,即水面宽为8(m),
∴水渠横断面过水面积为2(4×4-
2(16-)=(m2).
(2)为了使挖掉的土最少,等腰梯形的两腰必须与抛物线相切,
如图,设切点M(t,),t>0.
则函数在点M的切线方程为y-=,
令y=0,y=6,得A(,0),B(+,6),
∴此时校对形OABC的面积为S(t)==3(t+),t>0,
∵S(t)=3(t+)≥12,
当且仅当t=2时,等号成立,
此时|OA|=,
∴设计改挖后的水渠的底宽为2m时,可使用权所挖土的土方量最少.
解析分析:(1)建立坐标系,设抛物线的方程为x2=2py(p>0).由已知点P(2,6)在抛物线上,推导出抛物线的方程为y=,由此能求出水渠横断面过水面积.
(2)为了使挖掉的土最少,等腰梯形的两腰必须与抛物线相切,设切点M(t,),t>0.则函数在点M的切线方程为y-=,由此能推导出设计改挖后的水渠的底宽为2m时,可使用权所挖土的土方量最少.

点评:本题考查函数在生产生活中的实际应用,解题时要认真审题,注意挖掘题设中的隐含条件,合理地进行等价转化,注意定积分的合理运用.
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