高考数学总复习 3-3 导数的实际应用但因为测试 新人教B版

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高考数学总复习 3-3 导数的实际应用但因为测试 新人教B版 1.在内接于半径为R的半圆的矩形中,周长最大的矩形的边长为( ) A.R2和32R B.55R和455R C.45R和75R D.以上都不对 [答案] B [解析] 设矩形垂直于半圆直径的边长为x,则另一边长为2R2-x2,则l=2x+4R2-x2 (0<x<R),

l′=2-4xR2-x2,令l′=0,解得x=55R.

当0<x<55R时,l′>0;当55R<x<R时,l′<0. 所以当x=55R时,l取最大值,即周长最大的矩形的边长为55R,455R. 2.(文)正三棱柱体积为V,则其表面积最小时,底面边长为( ) A.3V B.32V C.34V D.23V [答案] C

[解析] 设正三棱柱底面边长为a,高为h,则体积V=34a2h,∴h=4V3a2,表面积S

=32a2+3ah=32a2+43Va, 由S′=3a-43Va2=0,得a=34V,故选C. (理)做一个圆柱形锅炉,容积为V,两个底面的材料每单位面积的价格为a元,侧面的材料每单位面积的价格为b元,当造价最低时,锅炉的底面直径与高的比为( )

A.ab B.a2b C.ba D.b2a [答案] C [解析] 如图,设圆柱的底面半径为R,高为h,则V=πR2h. 设造价为y,则y=2πR2a+2πRhb=2πaR2+2πRb·VπR2=2πaR2+2bVR,

∴y′=4πaR-2bVR2. 令y′=0并将V=πR2h代入解得,2Rh=ba. 3.(2010·山东文,8)已知某生产厂家的年利润y(单位:万元)与年产量x(单位:万件)的函数关系式为y=-13x3+81x-234,则使该生产厂家获取最大年利润的年产量为( ) A.13万件 B.11万件 C.9万件 D.7万件 [答案] C

[解析] ∵y=-13x3+81x-234, ∴y′=-x2+81(x>0). 令y′=0得x=9,令y′<0得x>9,令y′>0得0∴函数在(0,9)上单调递增,在(9,+∞)上单调递减, ∴当x=9时,函数取得最大值.故选C. [点评] 利用导数求函数最值时,令y′=0得到x的值,此x的值不一定是极大(小)值时,还要判定x值左右两边的导数的符号才能确定. 4.(文)圆柱的表面积为S,当圆柱体积最大时,圆柱的底面半径为( )

A.S3π B.3πS C.6πS6π D.3π · 6πS [答案] C [解析] 设圆柱底面半径为r,高为h, ∴S=2πr2+2πrh∴h=S-2πr22πr 又V=πr2h=rS-2πr32,则V′=S-6πr22,令V′=0 得S=6πr2,∴h=2r,r=6πS6π. (理)内接于半径为R的球并且体积最大的圆锥的高为( ) A.R B.2R

C.43R D.34R [答案] C [解析] 设圆锥的高为h,底面半径为r,则R2=(h-R)2+r2∴r2=2Rh-h2

∴V=13πr2h=π3h(2Rh-h2)=23πRh2-π3h3

V′=43πRh-πh2,令V′=0得h=43R.

5.要制做一个圆锥形的漏斗,其母线长为20cm,要使其体积最大,则高为( ) A.33cm B.1033cm C.1633cm D.2033cm [答案] D [解析] 设圆锥的高为x,则底面半径为202-x2, 其体积为V=13πx(400-x2) (0<x<20),

V′=13π(400-3x2),令V′=0,解得x=2033.

当0<x<2033时,V′>0;当2033<x<20时,V′<0 所以当x=2033时,V取最大值. 6.某公司生产某种产品,固定成本为20000元,每生产一单位产品,成本增加100元,

已知总收益R与产量x的关系是R= 400x-12x2,0≤x≤400,80000, x>400.则总利润最大时,每年生产的产品是( ) A.100 B.150 C.200 D.300 [答案] D [解析] 由题意,总成本为C=20000+100x.所以总利润为P=R-C= 300x-x22-20000,0≤x≤400,

60000-100x,x>400,

P′=

 300-x,0≤x≤400,

-100,x>400.

令P′=0,得x=300,易知当x=300时,总利润最大. 7.(文)用长为18m的钢条围成一个长方体形状的框架,要求长方体的长与宽之比为2:1,该长方体的最大体积是________. [答案] 3m3

[解析] 设长方体的宽为x,则长为2x,高为92-3x (02

9

2-3x

=-6x3+9x2, V′=-18x2+18x,令V′=0得,x=0或1,

∵0∴该长方体的长、宽、高各为2m、1m、1.5m时,体积最大,最大体积Vmax=3m3. (理)用总长为14.8m的钢条制作一个长方体容器的框架,如果所制作容器的底面的一边比另一边长0.5m,那么容器的容积最大时,容器的高为________. [答案] 1.2m [解析] 设容器的短边长为xm, 则另一边长为(x+0.5)m,

高为14.8-4x-4x+0.54=3.2-2x. 由3.2-2x>0和x>0,得0设容器的容积为ym3, 则有y=x(x+0.5)(3.2-2x)(0整理得y=-2x3+2.2x2+1.6x, ∴y′=-6x2+4.4x+1.6, 令y′=0,有-6x2+4.4x+1.6=0,即15x2-11x-4=0,

解得x1=1,x2=-415(不合题意,舍去), ∴高=3.2-2=1.2,容积V=1×1.5×1.2=1.8 答:高为1.2m时容积最大.

8.(2011·北京模拟)若函数f(x)=lnx-12ax2-2x存在单调递减区间,则实数a的取值范围是________. [答案] (-1,+∞) [分析] 函数f(x)存在单调减区间,就是不等式f ′(x)<0有实数解,考虑到函数的定义域为(0,+∞),所以本题就是求f ′(x)<0在(0,+∞)上有实数解时a的取值范围.

[解析] 解法1:f ′(x)=1x-ax-2=1-ax2-2xx,由题意知f ′(x)<0有实数解,∵x>0,∴ax2+2x-1>0有实数解.当a≥0时,显然满足;当a<0时,只要Δ=4+4a>0,∴-1综上知a>-1.

解法2:f ′(x)=1x-ax-2=1-ax2-2xx, 由题意可知f ′(x)<0在(0,+∞)内有实数解. 即1-ax2-2x<0在(0,+∞)内有实数解.

即a>1x2-2x在(0,+∞)内有实数解.

∵x∈(0,+∞)时,1x2-2x=(1x-1)2-1≥-1,∴a>-1. 9.有一个容积V一定的有铝合金盖的圆柱形铁桶,已知单位面积铝合金的价格是铁的3倍,问如何设计使总造价最小? [分析] 桶的总造价要根据铁与铝合金的用量来定,由于二者单位面积的价格不同,在保持铁桶容积不变的前提下,使总造价最小.问题转化为V一定求总造价y的最小值,选取恰当变量(圆柱高h或底半径r)来表示y即变为函数极值问题. [解析] 解:设圆柱体高为h,底面半径为r,又设单位面积铁的造价为m,桶总造价为y,则y=3mπr2+m(πr2+2πrh).

由于V=πr2h,得h=Vπr2,所以y=4mπr2+2mVr (r>0).

所以,y′=8mπr-2mVr2.

令y′=0,得r=V4π13 ,此时,h=Vπr2=4V4π13 . 该函数在(0,+∞)内连续可导,且只有一个使函数的导数为零的点,问题中总造价的最

小值显然存在,当r=V4π13 时,y有最小值,即hr=4时,总造价最小. 10.(文)已知球的直径为d,求当其内接正四棱柱体积最大时,正四棱柱的高为多少? [解析] 如右图所示,设正四棱柱的底面边长为x,高为h,

由于x2+x2+h2=d2, ∴x2=12(d2-h2). ∴球内接正四棱柱的体积为 V=x2·h=12(d2h-h3),0

V′=12(d2-3h2)=0,∴h=33d.

在(0,d)上,函数变化情况如下表: h 0,33d 33d 

3

3d,d

V′ + 0 - V  极大值 

由上表知体积最大时,球内接正四棱柱的高为33d. (理)如右图所示,扇形AOB中,半径OA=1,∠AOB=π2,在OA的延长线上有一动点C,过点C作CD与AB︵相切于

点E,且与过点B所作的OB的垂线交于点D,问当点C在什么位置时,直角梯形OCDB的面积最小. [分析] 要求直角梯形OCDB的面积的最小值,需先求出梯形面积,可设OC=x,进而用x表示BD,然后利用导数的方法求最小值. [解析] 如上图所示,过D作DF⊥OA于F,可知 △OEC≌△DFC, 所以OC=CD,设OC=x(x>1), 在Rt△CDF中,CD2=CF2+DF2,即x2=(x-BD)2+1, 所以BD=x-x2-1, 所以梯形的面积为

S=12(BD+OC)·OB=12(2x-x2-1),

S′=12(2-xx2-1).

令S′=0,解得x1=23,x2=-23(舍去). 当x>23时,S′>0;当1<x<23时,S′<0.