实际应用 及答案(2)
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专题 实际应用问题(2)1、提高过江大桥的车辆通行能力可改善整个城市的交通状况.在一般情况下,大桥上的车流速度v (单位:千米/时)是车流密度x (单位:辆/千米)的函数.当桥上的车流密度达到200辆/千米时,造成堵塞,此时车流速度为0;当车流密度不超过20辆/千米时,车流速度为60千米/时.研究表明:当20≤x ≤200时,车流速度v 是车流密度x 的一次函数.(1)当0≤x ≤200时,求函数v (x )的表达式;(2)当车流密度x 为多大时,车流量(单位时间内通过桥上某观测点的车辆数,单位:辆/时)f (x )=x ·v (x )可以达到最大,并求出最大值.(精确到1辆/时) 2、如图,建立平面直角坐标系xOy ,x 轴在地平面上,y 轴垂直于地平面,单位长度为1千米.某炮位于坐标原点.已知炮弹发射后的轨迹在方程y =kx -120(1+k 2)x 2(k >0)表示的曲线上,其中k 与发射方向有关.炮的射程是指炮弹落地点的横坐标. (1)求炮的最大射程;(2)设在第一象限有一飞行物(忽略其大小),其飞行高度为3.2千米,试问它的横坐标a 不超过多少时,炮弹可以击中它?请说明理由.3、如图,游客从某旅游景区的景点A 处下山至C 处有两种路径.一种是从A 沿直线步行到C ,另一种是先从A 沿索道乘缆车到B ,然后从B 沿直线步行到C .现有甲、乙两位游客从A 处下山,甲沿AC 匀速步行,速度为50 m/min.在甲出发2 min 后,乙从A 乘缆车到B ,在B 处停留1 min 后,再从B 匀速步行到C .假设缆车匀速直线运动的速度为130 m/min ,山路AC 长为1 260 m ,经测量cos A =1213,cos C =35.(1)求索道AB 的长;(2)问乙出发多少分钟后,乙在缆车上与甲的距离最短?(3)为使两位游客在C 处互相等待的时间不超过3分钟,乙步行的速度应控制在什么范围内?4.有时可用函数f (x )=⎩⎪⎨⎪⎧0.1+15ln aa -x ,x ≤6,x -4.4x -4,x >6,描述学习某学科知识的掌握程度,其中x 表示某学科知识的学习次数(x ∈N *),f (x )表示对该学科知识的掌握程度,正实数a 与学科知识有关.(1)证明:当x ≥7时,掌握程度的增长量f (x +1)-f (x )总是下降;(2)根据经验,学科甲、乙、丙对应的a 的取值区间分别为(115,121],(121,127],(127,133].当学习某学科知识6次时,掌握程度是85%,请确定相应的学科.(0.051.05e≈)5.某公司为帮助尚有26.8万元的无息贷款,但没有偿还能力的残疾人商店,借出20万元,将该商店改建为经营状况良好的某种消费品专卖店,并约定用该店经营的利润逐步偿还债务(不计息).已知:该种消费品的进价为每件40元,该店每月销售量q (百件)与销售价p (元/件)的关系用图中的一条折线表示.职工每人每月工资600元,该店应交付的其它费用为每月13200元. (1)若当销售价p 为52元/件时,该店正好收支平衡,求该店的职工人数; (2)若该店只安排40名职工,则该店最早可在几年后还清所有债务,此时每件消费品价格定为多少元?6、已知A 、B 两地相距2R ,以AB 为直径作一个半圆,在半圆上取一点C ,连结AC 、BC ,在三角形ABC 内种草坪(如图),M 、N 分别为弧AC 、弧BC 的中点,在三角形AMC 、三角形BNC 内种花,其余是空地.设花坛的面积为S 1,草坪的面积为S 2,∠ABC =θ.(1) 用θ及R 表示S 1和S 2;(2) 求S 1S 2的最小值.7、如图,某广场中间有一块扇形状绿地OAB ,其中O 为扇形所在圆的圆心,∠AOB =60°.广场管理部门欲在绿地上修建观光小路:在AB ︵上选一点C ,过C 修建与OB 平行的小路CD ,与OA 平行的小路CE .问C 应选在何处,才能使得修建的道路CD 与CE 的总长最大,并说明理由.8、某公司为一家制冷设备厂设计生产某种型号的长方形薄板,其周长为4 m .这种薄板须沿其对角线折叠后使用.如图所示,ABCD (AB >AD )为长方形薄板,沿AC 折叠后AB ′交DC 于点P .当△ADP 的面积最大时最节能,凹多边形ACB ′PD 的面积最大时制冷效果最好.(1) 设AB =x m ,用x 表示图中DP 的长度,并写出x 的取值范围; (2) 若要求最节能,应怎样设计薄板的长和宽?(3) 若要求制冷效果最好,应怎样设计薄板的长和宽?9.如图,开发商欲对边长为1 km 的正方形ABCD 地段进行市场开发,拟在该地段的一角建设一个景观,需要建一条道路EF (点E 、F 分别在BC 、CD 上),根据规划要求△ECF 的周长为2 km.(1)试求∠EAF 的大小;(2)欲使△EAF 的面积最小,试确定点E 、F 的位置.参考答案1、解:(1)由题意,当0≤x ≤20时,v (x )=60;当20≤x ≤200时,设v (x )=ax +b ,再由已知得⎩⎪⎨⎪⎧200a +b =0,20a +b =60,解得⎩⎨⎧a =-13,b =2003.故函数v (x )的表达式为v (x )=⎩⎪⎨⎪⎧60,0≤x ≤20,13(200-x ),20≤x ≤200.(2)依题意并由(1)可得f (x )=⎩⎪⎨⎪⎧60x ,0≤x ≤20,13x (200-x ),20≤x ≤200.当0≤x ≤20时,f (x )为增函数,故当x =20时,其最大值为60×20=1 200;当20≤x ≤200时,f (x )=13x (200-x )≤13⎣⎡⎦⎤x +(200-x )22=10 0003,当且仅当x =200-x ,即x =100时,等号成立.所以当x =100时,f (x )在区间[20,200]上取得最大值10 0003.综上,当x =100时,f (x )在区间[0,200]上取得最大值10 0003≈3 333,即当车流密度为100辆/千米时,车流量可以达到最大,最大值约为3 333辆/时. 2、解 (1)令y =0,得kx -120(1+k 2)x 2=0,由实际意义和题设条件知x >0,k >0, 故x =20k 1+k2=20k +1k≤202=10,当且仅当k =1时取等号.所以炮的最大射程为10千米. (2)因为a >0,所以炮弹可击中目标⇔存在k >0,使3.2=ka -120(1+k 2)a 2成立⇔关于k 的方程a 2k 2-20ak +a 2+64=0有正根⇔判别式Δ=(-20a )2-4a 2(a 2+64)≥0⇔a ≤6. 所以当a 不超过6千米时,可击中目标. 3、解 (1)在△ABC 中,因为cos A =1213,cos C =35,所以sin A =513,sin C =45.从而sin B =sin[π-(A +C )]=sin(A +C )=sin A cos C +cos A sin C =513×35+1213×45=6365.由正弦定理AB sin C =AC sin B ,得AB =AC sin B ×sin C =1 2606365×45=1 040(m).所以索道AB 的长为1 040 m. (2)假设乙出发t 分钟后,甲、乙两游客距离为d ,此时,甲行走了(100+50t )m ,乙距离A 处130t m ,所以由余弦定理得d 2=(100+50t )2+(130t )2-2×130t ×(100+50t )×1213=200(37t 2-70t +50),因0≤t ≤1 040130,即0≤t ≤8,故当t=3537(min)时,甲、乙两游客距离最短.(3)由正弦定理BC sin A =AC sin B ,得BC =AC sin B ×sin A =1 2606365×513=500(m). 乙从B 出发时,甲已走了50×(2+8+1)=550(m),还需走710 m 才能到达C .设乙步行的速度为v m/min ,由题意得-3≤500v -71050≤3,解得1 25043≤v ≤62514,所以为使两位游客在C 处互相等待的时间不超过3分钟,乙步行的速度应控制在⎣⎡⎦⎤1 25043,62514(单位:m/min)范围内.4、解:(1)证明:当x ≥7时,f (x +1)-f (x )=0.4(x -3)(x -4).而当x ≥7时,函数y =(x -3)(x -4)单调递增,且(x -3)(x-4)>0,故f (x +1)-f (x )单调递减.∴当x ≥7,掌握程度的增长量f (x +1)-f (x )总是下降.(2)由题意可知0.1+15ln a a -6=0.85,整理得aa -6=e 0.05,解得a =e0.05e 0.05-1·6≈20.50×6=123.0,123.0∈(121,127].5、解:(1)设该店每月的利润为S 元,有职工m 名,则S =q (p -40)×100-600m -13200.又由图可得q =⎩⎪⎨⎪⎧-2p +140(40≤p ≤58)-p +82(58<p ≤81),∴当40≤p ≤58时,S =(-2p +140)(p -40)×100-600m -13200, 当58<p ≤81时,S =(-p +82)(p -40)×100-600m -13200,由已知,当p =52时,S =0,即(-2×52+140)(52-40)×100-600m -13200=0. 解得m =50,即此时该店有员工50名.(2)由题意知 S =⎩⎪⎨⎪⎧(-2p +140)(p -40)×100-37200(40≤p ≤58)(-p +82)(p -40)×100-37200(58<p ≤81),当40≤p ≤58时,求得p =55时,S 取最大值7800(元);当58<p ≤81时,求得p =61时,S 取最大值6900(元).∴当p =55时,S 有最大值7800(元). 设该店最早可在n 年后还清所有债务,依题意得12×7800×n -268000-200000≥0,解得n ≥5. 即该店最早可在5年后还清所有债务,此时消费品价格定为每件55元.6、解:(1) 因为∠ABC =θ,则AC =2R sin θ,BC =2R cos θ,则S 2=12AC ·BC =2R 2sin θcos θ=R 2sin2θ.(3分)设AB 的中点为O ,连MO 、NO ,则MO ⊥AC ,NO ⊥BC . 易得三角形AMC 的面积为R 2sin θ(1-cos θ),三角形BNC 的面积为R 2cos θ(1-sin θ),故S 1=R 2sin θ(1-cos θ)+R 2cos θ(1-sin θ)=R 2(sin θ+cos θ-2sin θcos θ).(2) ∵ S 1S 2=R 2(sin θ+cos θ-2sin θcos θ)2R 2sin θcos θ=sin θ+cos θ2sin θcos θ-1,(10分)令sin θ+cos θ=t ∈(1,2],则2sin θcos θ=t 2-1.∴S 1S 2=t t 2-1-1=1t -1t-1.(12分)∴ S 1S 1的最小值为2-1.(14分) 7、解:由题意知,四边形ODCE 是平行四边形.因为∠AOB =60°,所以∠ODC =120°.连结OC .设OC =r .解法1:设OD =x ,OE =y ,则CE =x ,CD =y .在△ODC 中,由余弦定理,得OC 2=OD 2+DC 2-2OD ·DC cos120°,即r 2=x 2+y 2+xy .(4分)所以(x +y )2=r 2+xy ≤r 2+⎝⎛⎭⎫x +y 22.(10分)解得x +y ≤233r ,当且仅当x =y =33r 时取等号,所以x +y 的最大值为233r ,此时C 为AB ︵的中点.故点C 应选在AB ︵的中点处,才能使得修建的道路总长最大.(14分)8、解:(1) 由题意,AB =x ,BC =2-x . 因为x >2-x ,故1<x <2.(2分) 设DP =y ,则PC =x -y . 因为△ADP ≌△CB ′P ,故P A =PC =x -y .由P A 2=AD 2+DP 2,得(x -y )2=(2-x )2+y 2 y =2⎝⎛⎭⎫1-1x ,1<x <2.(5分) (2) 记△ADP 的面积为S 1,则S 1=⎝⎛⎭⎫1-1x (2-x )(6分) =3-⎝⎛⎭⎫x +2x ≤3-22, 当且仅当x =2∈(1,2)时,S 1取得最大值.(8分)故当薄板长为 2 m ,宽为(2-2) m 时,节能效果最好.(9分)(3) 记凹多边形ACB ′PD 的面积为S 2,则 S 2=12x (2-x )+⎝⎛⎭⎫1-1x (2-x )=3-12⎝⎛⎭⎫x 2+4x , 1<x <2.(10分) 于是S 2′=-12⎝⎛⎭⎫2x -4x 2=-x 3+2x 2=0 x =32.(11分)关于x 的函数S 2在(1,32)上递增,在(32,2)上递减. 所以当x =32时,S 2取得最大值.(13分)故当薄板长为32 m ,宽为(2-32) m 时,制冷效果最好.(14分) 9、解:(1)设∠BAE =α,∠DAF =β,CE =x ,CF =y (0<x ≤1,0<y ≤1),则tan α=1-x ,tan β=1-y ,由已知得:x +y +x 2+y 2=2,即2(x +y )-xy =2,∵tan(α+β)=tan α+tan β1-tan αtan β=1-x +1-y 1-(1-x )(1-y )=2-(x +y )x +y -xy =2-(x +y )x +y +[2-2(x +y )]=1.∵0<α+β<π2,∴α+β=π4,即∠EAF =π4. (2)由(1)知,S △AEF =12AE ·AF sin ∠EAF =24AE ·AF=24·1cos α·1cos β=24·1cos αcos β =24·1cos αcos ⎝⎛⎭⎫π4-α=12cos α(sin α+cos α) =1sin2α+2cos 2α=1sin2α+cos2α+1 =12sin ⎝⎛⎭⎫2α+π4+1.∵0<α<π4,∴2α+π4=π2,即α=π8时△AEF 的面积最小,最小面积为2-1.∵tan π4=2tanπ81-tan 2π8,∴tan π8=2-1, 此时BE =DF =2-1,所以,当BE =DF =2-1时,△AEF 的面积最小.。