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如图,有一正方形钢板ABCD缺损一角(图中的阴影部分),边缘线OC是以直线AD为对称轴,以线段AD的中点O为顶点的抛物线

来源:学生作业帮 编辑:拍题作业网作业帮 分类:数学作业 时间:2024/06/11 11:22:20
如图,有一正方形钢板ABCD缺损一角(图中的阴影部分),边缘线OC是以直线AD为对称轴,以线段AD的中点O为顶点的抛物线的一部分.工人师傅要将缺损一角切割下来,使剩余的部分成为一个直角梯形.若正方形的边长为2米,问如何画切割线EF,可使剩余的直角梯形的面积最大?并求其最大值.
以O为原点,直线AD为y轴,建立如图所示的直角坐标系,依题意可设抛物线弧OC的方程为y=ax2(0≤x≤2)
∵点C的坐标为(2,1),
∴22a=1,a=
1
4
故边缘线OC的方程为y=
1
4x2(0≤x≤2).
要使梯形ABEF的面积最大,则EF所在的直线必与抛物线弧OC相切,设切点坐标为P(t,
1
4t2)(0<t<2),
∵y′=
1
2x,
∴直线EF的方程可表示为y−
1
4t2=
1
2t(x−t),即y=
1
2tx−
1
4t2,
由此可求得E(2,t−
1
4t2),F(0,−
1
4t2).
∴|AF|=|−
1
4t2−(−1)|=1−
1
4t2,|BE|=|(t−
1
4t2)−(−1)|=−
1
4t2+t+1,
设梯形ABEF的面积为S(t),则S(t)=
1
2|AB|•[|AF|+|BE|]=(1−
1
4t2)+(−
1
4t2+t+1)=−
1
2t2+t+2=−
1
2(t−1)2+
5
2≤
5
2.
∴当t=1时,S(t)=
5
2.,
故S(t)的最大值为2.5.此时|AF|=0.75,|BE|=1.75.
答:当AF=0.75m,BE=1.75m时,可使剩余的直角梯形的面积最大,其最大值为2.5m2