Question

已知一塊半徑為r的殘缺的半圓形材料ABC，O為半圓的圓心，，殘缺部分位于過點C的豎直線的右側(cè)．現(xiàn)要在這塊材料上截出一個直角三角形，有兩種設計方案：如圖甲，以BC為斜邊；如圖乙，直角頂點E在線段OC上，且另一個頂點D在上．要使截出的直角三角形的面積最大，應該選擇哪一種方案？請說明理由，并求出截得直角三角形面積的最大值．

Answer 1

【答案】分析：在圖形甲中，BC的長度為，設出∠DBC=α，把BD和DC都用r和角α表示，利用三角函數(shù)求直角三角形BDC面積的最大值；在圖形乙中，設出∠DOE=θ，利用平面幾何知識得到角θ的范圍，把DE和BE用r和θ表示，寫出三角形BED的面積后，利用導數(shù)分析單調(diào)性，由單調(diào)性求最值，最后比較兩種情況下面積最大值的大小．
解答：解：如圖甲，

設∠DBC=α（），
則，，
所以
=，
當且僅當時取等號，
此時點D到BC的距離為，可以保證點D在半圓形材料ABC內(nèi)部，
因此按照圖甲方案得到直角三角形的最大面積為．   
如圖乙，

設∠EOD=θ，則OE=rcosθ，DE=rsinθ，
所以，．
設，則，
當時，f'（θ）≤0，所以時，即點E與點C重合時，△BDE的面積最大值為． 
因為，
所以選擇圖乙的方案，截得的直角三角形面積最大，最大值為．
點評：本題考查了導數(shù)在最大值和最小值中的應用，考查了利用三角函數(shù)求幾何圖形的面積，解答此題的關鍵是把三角形的面積用變量角表示，圖形乙中對角的范圍的分析不可忽視，此題屬中檔題．