- 基本不等式及其应用
- 共6247题
2015年春,某地干旱少雨,农作物受灾严重,为了使今后保证农田灌溉,当地政府决定建一横断面为等腰梯形的水渠(水渠的横断面如图所示),为减少水的流失量,必须减少水与渠壁的接触面,若水渠横断面的面积设计为定值S,渠深为h,则水渠壁的倾斜角α(0<α<
)为多大时,水渠中水的流失量最小?
正确答案
解:作BE⊥DC于E,
在Rt△BEC中,BC=,CE=hcotα,
又AB-CD=2CE=2hcotα,AB+CD=,
故CD=-hcotα.
设y=AD+DC+BC,
则y=-hcotα+
=
+
(0<α<
),
由于S与h是常量,欲使y最小,只需u=取最小值,
u可看作(0,2)与(-sinα,cosα)两点连线的斜率,
由于α∈(0,),
点(-sinα,cosα)在曲线x2+y2=1
(-1<x<0,0<y<1)上运动,
当过(0,2)的直线与曲线相切时,直线斜率最小,
此时切点为(-,
),
则有sinα=,且cosα=
,
那么α=,
故当α=时,水渠中水的流失量最小.
解析
解:作BE⊥DC于E,
在Rt△BEC中,BC=,CE=hcotα,
又AB-CD=2CE=2hcotα,AB+CD=,
故CD=-hcotα.
设y=AD+DC+BC,
则y=-hcotα+
=
+
(0<α<
),
由于S与h是常量,欲使y最小,只需u=取最小值,
u可看作(0,2)与(-sinα,cosα)两点连线的斜率,
由于α∈(0,),
点(-sinα,cosα)在曲线x2+y2=1
(-1<x<0,0<y<1)上运动,
当过(0,2)的直线与曲线相切时,直线斜率最小,
此时切点为(-,
),
则有sinα=,且cosα=
,
那么α=,
故当α=时,水渠中水的流失量最小.
某工厂要建造一座平面为长方形,且面积为200m2的三级污水处理池(平面图形如图),处理池的高度一定.如果四周围池壁造价为400元/m,中间两道隔墙造价为248元/m,池底造价为80元/m2.水池所有墙的厚度都忽略不计.
(Ⅰ)怎样设计水池能使总造价最低?最低总造价是多少元?
(Ⅱ)若由于地形限制,该池的长和宽都不能超过16米,试设计污水处理池的长和宽,使总造价最低,并求出此时的最低总造价.
正确答案
解:(Ⅰ)设污水池总造价为y元,污水池长为x m.则宽为m,水池外圈周壁长为2x+2•
(m),中间隔墙长2•
(m),池底面积200(m2).
∴y=400(2x+2•)+248•
•2+80×200=800(x+
)+16000
≥1600+16000=44800.
当且仅当x=,即x=18,
=
时,ymin=44 800.
即当污水池长为18m,宽为m时,总造价最低,最低为44800元;
(Ⅱ)由限制条件知,∴12.5≤x≤16.
设g(x)=x+(12.5≤x≤16),
由函数性质易知g(x)在[12.5,16]上是减增函数,
∴当x=16m时(此时=12.5m),g(x)有最小值,即y有最小值,ymin=45000(元).
∴当长为16米,宽为12.5米时,总造价最低,为45000元.
解析
解:(Ⅰ)设污水池总造价为y元,污水池长为x m.则宽为m,水池外圈周壁长为2x+2•
(m),中间隔墙长2•
(m),池底面积200(m2).
∴y=400(2x+2•)+248•
•2+80×200=800(x+
)+16000
≥1600+16000=44800.
当且仅当x=,即x=18,
=
时,ymin=44 800.
即当污水池长为18m,宽为m时,总造价最低,最低为44800元;
(Ⅱ)由限制条件知,∴12.5≤x≤16.
设g(x)=x+(12.5≤x≤16),
由函数性质易知g(x)在[12.5,16]上是减增函数,
∴当x=16m时(此时=12.5m),g(x)有最小值,即y有最小值,ymin=45000(元).
∴当长为16米,宽为12.5米时,总造价最低,为45000元.
建造一个容积为18立方米,深为2米的长方体无盖水池.如果池底和池壁每平方米的造价分别是200元和150元,那么如何建造,池的造价最低,为多少?
正确答案
解:设底面的长为xm,宽为ym,水池总造价为z元,
则由容积为18m3,可得:2xy=18,因此xy=9,
z=200×9+150(2×2x+2×2y)=1800+600(x+y)≥1800+600•2=5400
当且仅当x=y=3时,取等号.
所以,将水池的地面设计成边长为3m的正方形时总造价最低,最低总造价为5400元.
解析
解:设底面的长为xm,宽为ym,水池总造价为z元,
则由容积为18m3,可得:2xy=18,因此xy=9,
z=200×9+150(2×2x+2×2y)=1800+600(x+y)≥1800+600•2=5400
当且仅当x=y=3时,取等号.
所以,将水池的地面设计成边长为3m的正方形时总造价最低,最低总造价为5400元.
若函数y=f(x)的值域是,则函数
的值域是______.
正确答案
解:∵(当且仅当
时,即f(x)=1时取“=”);
∴F(x)min=2;
又函数F(x)=f(x)+为连续函数,
∴,
所以F(x)的范围是 .
故答案为:
解析
解:∵(当且仅当
时,即f(x)=1时取“=”);
∴F(x)min=2;
又函数F(x)=f(x)+为连续函数,
∴,
所以F(x)的范围是 .
故答案为:
若x>0,y>0,且,求xy及x+y的最小值.
正确答案
解:∵x>0,y>0,
∴,得xy≥64,
当且仅当即
时取等号.
∵x>0,y>0,
∴,
.
∴x+y=(x+y)()=10+
≥10+
=18.
当且仅当,即
,
∴x=6,y=12时,x+y有最小值18.
解析
解:∵x>0,y>0,
∴,得xy≥64,
当且仅当即
时取等号.
∵x>0,y>0,
∴,
.
∴x+y=(x+y)()=10+
≥10+
=18.
当且仅当,即
,
∴x=6,y=12时,x+y有最小值18.
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