Question

如圖所示的等腰梯形是一個(gè)簡(jiǎn)易水槽的橫斷面，已知水槽的最大流量與橫斷面的面積成正比，比例系數(shù)為k（k＞0）．
（Ⅰ）試將水槽的最大流量表示成關(guān)于θ函數(shù)f（θ）；
（Ⅱ）求當(dāng)θ多大時(shí)，水槽的最大流量最大．

Answer 1

分析：（1）設(shè)水槽的截面面積為S，則S=

1

2

[a+(a+2acosθ)]•asinθ=a²sinθ（1+cosθ），由此能將水槽的最大流量表示成關(guān)于θ函數(shù)f（θ）．
（2）因?yàn)閒'（θ）=a²k（2cos²θ+cosθ-1），令f'（θ）=0，則2cos²θ+cosθ-1=0，解得cosθ=

1

2

或cosθ=-1．由此能求出當(dāng)θ=

π

3

時(shí)，水槽的流量最大．

解答：解：（1）設(shè)水槽的截面面積為S，
則S=

1

2

[a+(a+2acosθ)]•asinθ=a²sinθ（1+cosθ）
則f（θ）=kS=a²ksinθ（1+cosθ），θ∈(0，

π

2

)．
（2）因?yàn)閒'（θ）=a²k（2cos²θ+cosθ-1），
令f'（θ）=0，
則2cos²θ+cosθ-1=0，
解得cosθ=

1

2

或cosθ=-1．
由于0＜θ＜

π

2

，
得cosθ≠-1，
所以cosθ=

1

2

，
此時(shí)θ=

π

3

因?yàn)?＜θ＜

π

3

時(shí)，
f'（θ）＞0；

π

3

＜θ＜

π

2

時(shí)，
f'（θ）＜0；
所以，當(dāng)θ=

π

3

時(shí)，水槽的流量最大．

點(diǎn)評(píng)：本題考查函數(shù)問題的實(shí)際應(yīng)用，解題時(shí)要認(rèn)真審題，尋找數(shù)量間的等量關(guān)系，合理地建立函數(shù)關(guān)系進(jìn)行求解．