某村欲修建一横断面为等腰梯形的水渠(如图),为降低成本,必须尽量减少水与水渠壁的接触面.若水渠横断面积设计为定值m,渠深

某村欲修建一横断面为等腰梯形的水渠(如图),为降低成本,必须尽量减少水与水渠壁的接触面.若水渠横断面积设计为定值m,渠深3米,则水渠侧壁的倾斜角α应为多少时,方能使修建的成本最低?
飘儿星 1年前 已收到1个回答 举报

vip_zy 幼苗

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设等腰梯形底宽为B,湿周为X(过水断面上水与渠底及两侧壁接触的总长度叫湿周),水渠侧壁的倾斜角a的余切为 Cot a =Y.已知渠深H=3.
则X=B+2H√(1+Y²) 即 X=B+6√(1+Y²)…… (1)
过水断面积 m =3(B+HY)=3(B+3Y) 即 B=m/3-3Y …… (2)
将(2)代入(1)得:X = m/3-3Y + 6√(1+Y²) 成本最低必需使湿周最短,求 X 对 Y 的一阶导数得
dX/dY=-3+6Y/√(1+Y²),
令dX/dY=0,
得 3 Y²=1
Y=√3/3
即 Cot a =√3/3
a=60º
∴水渠侧壁的倾斜角a应为60º

1年前

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