2021高中数学(人教A版)选修2-2课后巩固：1-4-生活中的优化问题举例.docx

1．设底为等边三角形的直棱柱的体积为V，那么其表面积最小时，底面边长为(　　)
A.　　　　　　　　　 B.
C. D．2
答案　C
解析　设底面边长为x，则表面积
S＝x2＋(x＞0)，S′＝(x3－4V)．
令S′＝0，得唯一极值点x＝.
2．用边长为48 cm的正方形铁皮做一个无盖的铁盒时，在铁皮的四角各截去一个面积相等的小方形，然后把四边折起，就能焊成铁盒，所做的铁盒容积最大时，在四角截去的正方形的边长为(　　)
A．6 B．8
C．10 D．12
答案　B
3．用长度为l的铁丝围成长方形，则围成的长方形的最大面积为(　　)
A. B.
C. D.
答案　D
解析　设长方形一边为x，则另一边为.
S＝x·＝－x2＋x.
S′＝－2x＋. 令S′＝0，得x＝.
∴S最大＝－()2＋·＝.
4．设函数f(x)＝－x(x－a)2(x∈R，其中a∈R)．
(1)当a＝1时，求曲线y＝f(x)在点(2，f(2))处的切线方程；
(2)当a≠0求函数f(x)的极大值和微小值；
(3)当a＞3时，证明存在k∈ [－1,0]，使得不等式
f(k－cosx)≥f(k2－cos2x)对任意的x∈R恒成立．
解析　(1)当a＝1时，
f(x)＝－x(x－1)2＝－x3＋2x2－x，得f(2)＝－2，
f′(x)＝－3x2＋4x－1，f′(2)＝－12＋8－1＝－5，
∴当a＝1时，曲线y＝f(x)在点(2，f(2))处的切线方程为5x＋y－8＝0.
(2)f(x)＝－x(x－a)2＝－x3＋2ax2－a2x，
f′(x)＝－3x2＋4ax－a2＝－(3x－a)(x－a)，
令f′(x)＝0，解得x＝或x＝a.
由于a≠0，以下分两种状况争辩．
①若a＞0，当x变化时，f′(x)的正负如下表：
x
(－∞，)

(，a)
a
(a，＋∞)
f′(x)
－
0
＋
0
－
因此，函数f(x)在x＝处取得微小值f()，且f()＝－a3.
函数f(x)在x＝a处取得极大值f(a)，且f(a)＝0.
②若a＜0，当x变化时，f′(x)正负如下表：
x
(－∞，a)
a
(a，)

(，＋∞)
f′(x)
－
0
＋
0
－
因此函数f(x)在x＝a处取得微小值f(a)，且f(a)＝0；
函数f(x)在x＝处取得极大值f()，且f()＝
－a3.
(3)证明：由a>3，得到＞1，当k∈ [－1,0]时，k－cosx≤1，k2－cosx≤1.
由(2)知f(x)在(－∞，1]上是减函数，要使f(k－cosx)≥f(k2－cos2x)(x∈R)，只要
k－cosx≤k2－cos2x(x∈R)．
即cos2x－cosx≤k2－k(x∈R)．○*
设g(x)＝cos2x－cosx＝(cosx－)2－，
则函数g(x)在R上的最大值为2.
要使○*式恒成立必需k2－k≥2，即k≥2或k≤－1.
所以，在区间[－1,0]上存在k＝－1，使得f(k－cosx)≥
f(k2－cos2x)对任意的x∈R恒成立．
5．设A、B两地相距30千米，如下图所示在它们之间铺设一条铁道，由于地质条件不同，在y>0地区铺设费用为105元/千米，而在y≤0地区铺设费用为6×104元/千米，求最经济的铺设线路．

解析　设∠ADx＝θ，由图形的对称性可知，争辩y轴的一侧即可．由点A向x轴作垂线，设垂足为C，则CD＝5cotθ，AD＝.∴DO＝15－DC＝15－5cotθ.
设铺设铁道的费用为P，则
P＝(15－5cotθ)×6×104＋×105.
P′＝3×105·－5×105.
令P′＝0，得＝.
∴cosθ＝，此时sinθ＝，cotθ＝.
∴OD＝.
在x轴上取点D(，0)，E(－，0)，则AD→DE→EB为最佳经济铺设线路．