Question

如圖所示,公園里有一塊邊長(zhǎng)為2a的正三角形草坪,圖中DE把草坪分成等面積的兩部分,D在AB上,E在AC上.

(1)設(shè)AD=x,ED=y,求y關(guān)于x的函數(shù)關(guān)系式.

(2)如果DE是灌溉水管,為節(jié)約成本,希望它最短,那么DE的位置應(yīng)設(shè)在哪里?如果DE是參觀路線,則希望它最長(zhǎng),DE的位置又應(yīng)設(shè)在哪里?請(qǐng)予以證明.

Answer 1

分析：必須先用x的代數(shù)式表示AE,以下才有條件用x的代數(shù)式表示y.

解：(1)設(shè)AE=t,∵S_△ADE=S_△ABC,

    即txsinA=·(2a)²sinA,∴tx=2a²,t=.

    由余弦定理:y²=x²+t²-2txcosA,即y²=x²+-2a².

∵y＞0,∴所求y與x的函數(shù)關(guān)系式為y=(0＜x≤2a).

(2)y與y²有相同的單調(diào)性,且(y²)′=2x-,

    令(y²)′=0,則2x⁴-8a⁴=0,得x=a.

    當(dāng)x∈(0,a]時(shí),(y²)′≤0;

    當(dāng)x∈［2a,a］時(shí),(y²)′≥0.

∴y²在(0,a]上單調(diào)遞減而在［a,2a］上單調(diào)遞增.

    故當(dāng)x=a時(shí),y_min=a,當(dāng)x=2a時(shí),y_max=a.

答:為使DE最短,應(yīng)使AD=a(此時(shí)△ADE為正三角形);為使DE最長(zhǎng),應(yīng)使AD=2a(即D與B重合,此時(shí)E為AC中點(diǎn)).