(2010•镇江模拟)要制作一个由同底圆锥和圆柱组成的储油罐(如图),设计要求:圆锥和圆柱的总高度和圆柱底面半径相等,都

(2010•镇江模拟)要制作一个由同底圆锥和圆柱组成的储油罐(如图),设计要求:圆锥和圆柱的总高度和圆柱底面半径相等,都为r米.市场上,圆柱侧面用料单价为每平方米a元,圆锥侧面用料单价分别是圆柱侧面用料单价和圆柱底面用料单价的4倍和2倍.设圆锥母线和底面所成角为θ(弧度),总费用为y(元).
(1)写出θ的取值范围;
(2)将y表示成θ的函数关系式;
(3)当θ为何值时,总费用y最小?
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八面清风 幼苗

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解题思路:(1)先设圆锥的高为h1米,母线长为l米,圆柱的高为h2米;圆柱的底面用料单价为每平方米2a元,圆锥的侧面用料单价为每平方米4a元,由圆锥和圆柱的总高度和圆柱底面半径相等,都为r米.则h1<r,⇒tanθ=
h1
r
<1求得;
(2)圆锥的侧面用料费用为4aπrl,圆柱的侧面费用为2aπrh2,圆柱的地面费用为2aπr2⇒y=4aπrl+2aπrh2+2aπr22aπr2[(
2
cosθ
-tanθ)+3]

(3)抽象出f(θ)=
2
cosθ
-tanθ
f′(θ)=
2sinθ-1
cos2θ
⇒当θ=
π
6
时,f′(θ)=
2sinθ-1
cos2θ
=0
得解.

圆柱的底面用料单价为每平方米2a元,圆锥的侧面用料单价为每平方米4a元,
设圆锥的高为h1米,母线长为l米,圆柱的高为h2米;
(1)∵圆锥和圆柱的总高度和圆柱底面半径相等,都为r米.
则h1<r,
tanθ=
h1
r<1
∴θ∈(0,
π
4)…(3分)
(2)圆锥的侧面用料费用为4aπrl,圆柱的侧面费用为2aπrh2,圆柱的地面费用为2aπr2,..(6分)(每个面积公式1分)
则y=4aπrl+2aπrh2+2aπr2
=2aπr(2l+h2+r)=2aπr[[2r/cosθ]+(r-h1)+r]
=2aπr[[2r/cosθ]+(r-rtanθ)+r]=2aπr2[(
2
cosθ-tanθ)+2](9分)
(3)设f(θ)=
2
cosθ-tanθ,其中θ∈(0,
π
4)…(10分)
则f′(θ)=
2sinθ-1
cos2θ,..(11分)
当θ=
π
6时,f′(θ)=
2sinθ-1
cos2θ=0;
当θ∈(0,
π
6)时,f′(θ)=
2sinθ-1
cos2θ<0;
当θ∈(
π
6,
π
4)时,f′(θ)=
2sinθ-1
cos2θ>0;..(13分)
则当θ=
π
6时,f(θ)取得最小值,..(14分)
则当θ=
π
6时,费用y最小(15分)

点评:
本题考点: 在实际问题中建立三角函数模型;利用导数求闭区间上函数的最值.

考点点评: 本题主要考查函数模型的建立,定义域和函数最值的求法.

1年前

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