选择性必修 第二册 · 人教A版
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27 1.4生活中的优化问题举例_第1课时

免费读1267字2024-07-20

  老师:大家好,今天我们一起来学习生活中的优化问题。举例一,学习目标会对生活中的实际问题建立数学模型,并用导数求解数学模型中的最优解。我们知道生活中经常遇到各种球,利润最大、用料最省、效率最高等问题,这些问题通常称为优化问题,而导数是求函数最大或最小值的有力工具。本节我们运用导数解决一些生活中的优化问题。

  老师:请看例一,学校或班级举行活动,通常需要粘贴海报进行宣传,现在让你设计一张如下右图所示的竖向粘贴海报,要求版型面积为128平方分米,上下两边各空2分米,左右两边各空1分米。问,如何设计海报的尺寸才能使四周空白面积最小?大家暂停播放,先思考一下。经过大家刚才的思考,我们一起来看图分析一下。

  老师:在这个图形中,中间是钣金面积,钣性面积是已知的是128平方分米,四周是空白面积,题目要求的是四周的空白面积的最小值,而四周的空白面积应该等于这个版面的总面积减去版新的面积。在这个图形中,版新面积是知道的,但是板心的长框或者说高活框并不清楚,需要你自己设置,所以我们不妨设版新的高维X分米,板心的宽为x分之128分米,那么进一步我们可以得到整个版面的总高应该是x加4分米,那么总宽应该是x分之128加2分米,这样我们就可以得到版面的总面积为x加4括号乘以x分之一百二十八,加2括号平方分米。板心的面积为128平方分米,所以此时版面四周的空白面积为两数相减,得到x加4,括号乘以x分之一百二十八,加2,括号减128平方分米。

  老师:这个空白面积是变化的,因为x是变量,随着x的变化,空白面积在变化,所以可视版面四周的空白面积为SX,则sx等于x加4,括号x分之128,再加2再减128。这就是空白面积的表达式。进一步对这个式子化解,得到,SX等于IX,加x分之512,再加8,注意x大于0,那么接下来我们要求的是SX的最小值,那就需要知道SX的单调性,那么对于它的单调性,我们会用导数来求解。求导得到s撇x等于2,减去x方分之512,整理一下,等于x方分之2,x方减512,然后求导数的零点令s撇x等于0,解除x等于16,也就是x等于16,是s撇x这个导函数的零点。

  老师:那么进一步分析,当x属于0-16时,s撇x小于0,SX递减。当x属于16到正无穷时,s撇x大于0,sx递增,也就是SX是先递减再递增的,由此得到SX的最小值应该等于S16,也就是x等于16的时候,带入十六等于2*16,加上512/16,再加8=72平方分米,这就是空白面积的最小值。也就是当x等于16,此时高是16分米,宽是128/16=8分米,这就是版型的设置。达单板新的高是16分米,宽是8分米时,版面的四周空白面积达到最小值,也就是72平方分米。

  老师:那么在利益的解决过程中,大家觉得关键点在哪?其实关键点就是设置高宽,然后找到各个量之间的关系,比如空白面积等于总面积,减去板新面积。另外大

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