《2017-2018學(xué)年高中數(shù)學(xué) 第四章 導(dǎo)數(shù)及其應(yīng)用 4.4 生活中的優(yōu)化問(wèn)題舉例分層訓(xùn)練 湘教版選修2-2.doc》由會(huì)員分享,可在線閱讀,更多相關(guān)《2017-2018學(xué)年高中數(shù)學(xué) 第四章 導(dǎo)數(shù)及其應(yīng)用 4.4 生活中的優(yōu)化問(wèn)題舉例分層訓(xùn)練 湘教版選修2-2.doc(6頁(yè)珍藏版)》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。
4.4 生活中的優(yōu)化問(wèn)題舉例
一、基礎(chǔ)達(dá)標(biāo)
1.方底無(wú)蓋水箱的容積為256,則最省材料時(shí),它的高為
( )
A.4 B.6 C.4.5 D.8
答案 A
解析 設(shè)底面邊長(zhǎng)為x,高為h,
則V(x)=x2h=256,∴h=,
∴S(x)=x2+4xh=x2+4x=x2+,
∴S′(x)=2x-.
令S′(x)=0,解得x=8,∴h==4.
2.某銀行準(zhǔn)備新設(shè)一種定期存款業(yè)務(wù),經(jīng)預(yù)算,存款量與存款利率的平方成正比,比例系數(shù)為k(k>0).已知貸款的利率為0.0486,且假設(shè)銀行吸收的存款能全部放貸出去.設(shè)存款利率為x,x∈(0,0.0486),若使銀行獲得最大收益,則x的取值為
( )
A.0.016 2 B.0.032 4 C.0.024 3 D.0.048 6
答案 B
解析 依題意,得存款量是kx2,銀行支付的利息是kx3,獲得的貸款利息是0.048 6kx2,其中x∈(0,0.048 6).
所以銀行的收益是y=0.048 6kx2-kx3(0
0;
當(dāng)0.032 40,
∴r=是其唯一的極值點(diǎn).
∴當(dāng)r=時(shí),V取得最大值,最大值為3π.
4.用邊長(zhǎng)為120 cm的正方形鐵皮做一個(gè)無(wú)蓋水箱,先在四角分別截去一個(gè)小正方形,然后把四邊翻轉(zhuǎn)90角,再焊接成水箱,則水箱最大容積為
( )
A.120 000 cm3 B.128 000 cm3
C.150 000 cm3 D.158 000 cm3
答案 B
解析 設(shè)水箱底邊長(zhǎng)為x cm,則水箱高h(yuǎn)=60-(cm).
水箱容積V=V(x)=x2h=60x2- (00.
求導(dǎo)數(shù),得S′(x)=2-.
令S′(x)=2-=0,解得x=16(x=-16舍去).
于是寬為==8.當(dāng)x∈(0,16)時(shí),S′(x)<0;
當(dāng)x∈(16,+∞)時(shí),S′(x)>0.
因此,x=16是函數(shù)S(x)的極小值點(diǎn),也是最小值點(diǎn).
所以,當(dāng)版心高為16 dm,寬為8 dm時(shí),能使四周空白面積最?。?
二、能力提升
8.把長(zhǎng)為12 cm的細(xì)鐵絲截成兩段,各自擺成一個(gè)正三角形,那么這兩個(gè)正三角形的面積之和的最小值是
( )
A. cm2 B.4 cm2 C.3 cm2 D.2 cm2
答案 D
解析 設(shè)一個(gè)正三角形的邊長(zhǎng)為xcm,則另一個(gè)正三角形的邊長(zhǎng)為(4-x)cm,則這兩個(gè)正三角形的面積之和為S=x2+(4-x)2=[(x-2)2+4]≥2(cm2),故選D.
9.某公司生產(chǎn)一種產(chǎn)品, 固定成本為20 000元,每生產(chǎn)一單位的產(chǎn)品,成本增加100元,若總收入R與年產(chǎn)量x的關(guān)系是R(x)=則當(dāng)總利潤(rùn)最大時(shí),每年生產(chǎn)產(chǎn)品的單位數(shù)是
( )
A.150 B.200 C.250 D.300
答案 D
解析 由題意得,總利潤(rùn)
P(x)=
令P′(x)=0,得x=300,故選D.
10. 為處理含有某種雜質(zhì)的污水,要制造一底寬為2米的無(wú)蓋長(zhǎng)方體沉淀箱,污水從A孔流入,經(jīng)沉淀后從B孔流出,設(shè)箱體的長(zhǎng)為a米,高為b米.已知流出的水中該雜質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)與a,b的乘積ab成反比,現(xiàn)有制箱材料60平方米,問(wèn)當(dāng)a=________,b=________時(shí),經(jīng)沉淀后流出的水中該雜質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)最小(A,B孔的面積忽略不計(jì)).
答案 6 3
解析 設(shè)y為流出的水中雜質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù),則y=,其中k(k>0)為比例系數(shù).依題意,即所求的a,b值使y值最小,根據(jù)題設(shè),4b+2ab+2a=60(a>0,b>0)得b=.于是y===.(00,f(x)在區(qū)間(64,640)內(nèi)為增函數(shù),所以f(x)在x=64處取得最小值.
此時(shí)n=-1=-1=9.
故需新建9個(gè)橋墩才能使y最?。?
12.一火車鍋爐每小時(shí)煤消耗費(fèi)用與火車行駛速度的立方成正比,已知當(dāng)速度為20 km/h時(shí),每小時(shí)消耗的煤價(jià)值40元,其他費(fèi)用每小時(shí)需200元,火車的最高速度為100 km/h,火車以何速度行駛才能使從甲城開往乙城的總費(fèi)用最少?
解 設(shè)速度為x km/h,甲、乙兩城距離為a km.
則總費(fèi)用f(x)=(kx3+200)=a(kx2+).
由已知條件,得40=k203,∴k=,
∴f(x)=a(0<x<100).
令f′(x)==0,
得x=10.
當(dāng)00.
∴當(dāng)x=10時(shí),f(x)有最小值,
即速度為10 km/h時(shí),總費(fèi)用最少.
三、探究與創(chuàng)新
13.某企業(yè)擬建造如圖所示的容器(不計(jì)厚度,長(zhǎng)度單位:米),其中容器的中間為圓柱形,左右兩端均為半球形,按照設(shè)計(jì)要求容器的容積為立方米,且l≥2r.假設(shè)該容器的建造費(fèi)用僅與其表面積有關(guān).已知圓柱形部分每平方米建造費(fèi)用為3千元,半球形部分每平方米建造費(fèi)用為c(c>3)千元.設(shè)該容器的建造費(fèi)用為y千元.
(1)寫出y關(guān)于r的函數(shù)表達(dá)式,并求該函數(shù)的定義域;
(2)求該容器的建造費(fèi)用最小時(shí)的r.
解 (1)設(shè)容器的容積為V,由題意知V=πr2l+πr3,
又V=,
故l==-=.由于l≥2r,因此03,所以c-2>0.
當(dāng)r3-=0時(shí),r=.令=m,則m>0,
所以y′=(r-m)(r2+rm+m2).
①當(dāng)0時(shí),令y′=0,得r=m.
當(dāng)r∈(0,m)時(shí),y′<0;當(dāng)r∈(m,2]時(shí),y′>0,
所以r=m是函數(shù)y的極小值點(diǎn),也是最小值點(diǎn).
②當(dāng)m≥2,即3時(shí),建造費(fèi)用最小時(shí)
r=.
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