如图,在半径为m的圆形O为圆心铝皮上截取一块矩形材料OABC,其中点B在圆弧上,点A,C在两半径上,现将此矩形铝皮OABC卷成一个以AB为母线的圆柱形罐子的侧面不计剪裁和拼接损耗,设矩形的边长ABx m,圆柱的体积为V m3.
(1)写出体积V关于x的函数关系式,并指出定义域;
(2)当x为何值时,才能使做出的圆柱形罐子的体积V最大最大体积是多少?
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更新时间:2021-09-06 21:44:00
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【推荐1】观察实际情景,提出并分析问题
(1)实际情景
双十—就要到了,那时候大家都很忙,卖家搞促销,想赚更多的钱,买家想货比三家,买到物美价廉的商品,在这个交易过程中,快递不可或缺,你们有没有发现,商品都会被形形色色的盒子所包装,对于快递公司而言,包装同一个商品,用的材料越少越好,而给你一张硬纸片﹐制作出的盒子当然体积越大越好,这样制作非常环保.
(2)提出问题
一个边长为定值的正方形纸片按某种方式裁剪,做成一个无盖的方底纸盒,当盒底边长与高分别为多少时,盒子容积最大?最大容积是多少?
(3)分析问题
容积的计算依据裁剪的方法,由学生根据自己所学知识确定裁剪方法,确定剪裁方法后,我们可以通过长度关系,用未知数表示盒子容积,根据函数单调性求得容积最大时的相应的裁剪方法.
2.收集数据
现有一个面积为平方厘米的正方形纸板.
3.剪裁过程
裁剪方案1:去除如阴影部分所示的四个全等的等腰直角三角形,再沿虚线折起,使得正方形的四个点重合于图中的点,正好形成一个长方体形状的包装盒.
裁剪方案2:如图所示,先在正方形的相邻两个角各切去边长为的正方形,然后在余下两角处各切去一个长、宽分别为、的矩形,再将剩余部分沿图中的虚线折起.
4.问题解决
裁剪方案1:设包装盒的高为,底面边长为,
则,,,
所以,;
可得,
当时,;当时,,
所以函数在上递增,在上递减,
当时,取得极大值也是最大值:.
所以当时,包装盒的容积最大是.
裁剪方案2:因为包装盒高,底面矩形的长为,宽为,
所以包装盒的容积为,
函数的定义域为.
,
令,解得,
∴当时,,函数单调递增;
当时,,函数单调递减,
∴当时,函数取得极大值,也是函数的最大值,
所以.
比较两种模型,故选择裁剪方案1.
5.检验模型
两种最值的计算都是依据给定的裁剪方法,可能会有其他的裁剪方法,求得的容积可能会更大.
6.延伸拓展
请同学们集思广益,研究一下是否有其他裁剪方法,并计算出相应的容积的最大值.
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在,上,且一个顶点落在曲线段上.问:应如何规划才能使矩形工业园区的用地面积最大?并求出最大的用地面积(精确到).
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(2)求正三棱柱的体积及表面积.
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