Question

如圖所示的自動(dòng)通風(fēng)設(shè)施．該設(shè)施的下部ABCD是等腰梯形，其中AB=1米，高0.5米，CD=2a（a＞）米．上部CmD是個(gè)半圓，固定點(diǎn)E為CD的中點(diǎn)．△EMN是由電腦控制其形狀變化的三角通風(fēng)窗（陰影部分均不通風(fēng)），MN是可以沿設(shè)施邊框上下滑動(dòng)且始終保持和CD平行的伸縮橫桿．
（1）設(shè)MN與AB之間的距離為x米，試將三角通風(fēng)窗EMN的通風(fēng)面積S（平方米）表示成關(guān)于x的函數(shù)S=f（x）；
（2）當(dāng)MN與AB之間的距離為多少米時(shí)，三角通風(fēng)窗EMN的通風(fēng)面積最大？并求出這個(gè)最大面積．

Answer 1

【答案】分析：（1）如圖當(dāng)通風(fēng)窗在CD下方時(shí)，即時(shí)，由平面幾何知識(shí)，得，可得MN=2（2a-1）x+1，再由三角形面積公式建立面積模型．當(dāng)通風(fēng)窗在CD的上方時(shí)，即時(shí)，則MN=，再由三角形面積公式建立面積模型．，
（2）根據(jù)分段函數(shù)，分別求得每段上的最大值，最后取它們當(dāng)中最大的，即為原函數(shù)的最大值，并明確取值的狀態(tài)，從而得到實(shí)際問(wèn)題的建設(shè)方案．
解答：解：（1）當(dāng)時(shí)，由平面幾何知識(shí)，得．
∴MN=2（2a-1）x+1，
∴S=f（x）=．（3分）
當(dāng)時(shí)，
=，
∴（5分）
（2）當(dāng)時(shí)，S=f（x）=．
∵，
∴，
∴．
①，當(dāng)x=0時(shí)，．
②a＞1，當(dāng)時(shí)，．（7分）
當(dāng)時(shí)，
==，
等號(hào)成立??．
∴時(shí)，．（10分）
當(dāng)時(shí)，∵，
∴時(shí)．當(dāng)x=0，，時(shí)，
當(dāng)，．（12分）
a＞1時(shí)，．
當(dāng)時(shí)，．
綜上，時(shí)，當(dāng)x=0時(shí)，，
即MN與AB之間的距離為0米時(shí)，三角通風(fēng)窗EMN的通風(fēng)面積最大，最大面積為平方米．時(shí)，
當(dāng)時(shí)，，即MN與AB之間的距離為米時(shí)，
三角通風(fēng)窗EMN的通風(fēng)面積最大，最大面積為平方米．（16分）
點(diǎn)評(píng)：本題主要考查函數(shù)模型的建立與應(yīng)用，主要涉及了平面圖形中的相似比，三角形面積公式，分段函數(shù)求最值以及二次函數(shù)法，基本不等式法，作差法等解題方法．