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2课时

免费读1269字2024-07-20

  老师:同学们好,今天我们学习的内容,生活中的优化问题举例2。学习目标,能够利用导数解决利润最大、用料最省等生活中的优化问题,体会导数在解决实际问题中的作用,提高将实际问题转化为数学问题的能力。请思考问题,利用导数解决优化问题的基本思路是什么?

  老师:解决优化问题的关键就是构建数学模型,利用数学模型来研究函数的最值问题,进而得到优化问题的答案。

  老师:下面我们看例题。如图1,将边长为一的正六边形铁皮的六个角各切去一个全等的四边形,再沿虚线折起,做成一个无盖儿的正六棱柱容器。如图2,当这个正六棱柱容器的底面边长为多少时,其容积最大值是多少?

  老师:请思考问题一,怎样合理引入变量?变量的取值范围是什么?2、引入的变量与正六棱柱容器的体积v之间的函数关系是怎样的?我们观察图形,此问题的关键是如何表达容器的体积微,那么要解决好体积v,我们需要确定底面的面积和容器的高度。

  老师:那么我们看四边形OABseed形状,其中它的局部三角形OAB为特殊的直角三角形,其中OA垂直AB角OBA为60度,所以我们设ab的长度为x,容易得到OA为根号3X,此时容器的底面边长为1-2x。容器的底面边长和高都确定以后,我们很容易表达出容器的体积。v。

  老师:由于正六边形它的边长为一,所以2X应该大于0小于一,所以此时变量x,它的范围应该是开区间0-1/2。容器底面,是边长为1-2x的正六边形。我们知道正六边形的面积是六个等边三角形的面积之和,而边长为1-2x的等边三角形的面积为4分之根3倍的边长的平方,所以容器底面积为6乘以4分之根3倍的1-2x的平方。化简整理以后为3/2倍根3乘以1-2x的平方,所以体积微,等于底面积乘以高。化简结果为9/2x乘以1-2x的平方。下面我们来看具体的解法。

  老师:根据刚才我们的分析,我们得到了容器的体积v为9/2x乘以1-2x的平方,那么下面我们要求函数的最大值。首先我们对函数求导,因为这个函数从整体的结构来看是乘积的形式,但是从局部1-2s的平方来看,它又是一个复合函数,外层为密函数,内层是一个依次函数,我们对它求导要从内到外逐层求导,所以。等于9/2倍的第一部分x的导数乘以1-2x的平方,加上第二部分是x乘以1-2s平方的导数,内层导数为-2,而外层为2倍的1-2x。最后化简的结果,经过整理为9/2倍的1-2x乘以1-6x。

  老师:下面我们求导函数的零点很容易观察,0点为1/6或1/2。由于函数的定义域是开区间0-1/2,所以我们舍去,x等于1/2。我们观察导函数的图像在0-1/2上的符号变化,它是由正到负的一个变化过程,所以函数先增后减有最大值。当x大于0小于1/6时,导函数v撇大于0,函数单调递增。当x大于1/6小于1/2时,a撇小于0,函数单调递减。因此,x等于1/6是极大值点。经过计算,当x等于1/6时,v的最

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