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如图,在半径为30 cm的半圆形(O为圆心)铝皮上截取一块矩形材料ABCD,其中点AB在直径上,点CD在圆周上.

(1)怎样截取才能使截得的矩形ABCD的面积最大?并求最大面积.

(2)若将所截得的矩形铝皮ABCD卷成一个以AD为母线的圆柱形罐子的侧面(不计剪裁和拼接损耗),应怎样截取,才能使做出的圆柱形罐子体积最大?并求最大体积.


 (1)(法一)连接OC.

BCx,矩形ABCD的面积为S

AB=2,其中0<x<30.

所以S=2x=2x2+(900-x2)=900,

当且仅当x2=900-x2,即x=15时,S取得最大值为900 cm2.

(法二)连接OC.设∠BOCθ,矩形ABCD的面积为S

BC=30sin θOB=30cos θ,其中0<θ<.

所以SAB·BC=2OB·BC=900 sin 2θ.

当sin 2θ=1,即θ时,

S取最大值为900 cm2,此时BC=15.

所以取BC为15 cm时,矩形ABCD的面积最大,最大值为900 cm2.

(2)(法一)设圆柱底面半径为r,高为x,体积为V

AB=2=2πr,得r

所以V=πr2h (900xx3),其中0<x<30.

V′= (900-3x2)=0,得x=10

因此V (900xx3)在(0,10)上是增函数,在(10,30)上是减函数.

所以当BC=10时,V取得最大值为 cm3.

(法二)连接OC.设∠BOCθ,圆柱底面半径为r,高为h,体积为V,则圆柱的底面半径为r,高h=30sin θ,其中0<θ<.

所以V=πr2hsin θcos2θ

(sin θ-sin3θ).

t=sin θ(0<t<1),则V (tt3).

V′= (1-3t2)=0,得t.

因此V (tt3)在上是增函数,在上是减函数,

所以当t,即sin θBC=10时,V取得最大值为 cm3.

所以取BC为10 cm时,做出的圆柱形罐子体积最大,最大值为 cm3.


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