Question

如圖，在半徑為20cm的半圓形（O為圓心）鋁皮上截取一塊矩形材料ABCD，其中點(diǎn)A、B在直徑上，點(diǎn)C、D在圓周上．
（1）請(qǐng)你在下列兩個(gè)小題中選擇一題作答即可：
①設(shè)∠BOC=θ，矩形ABCD的面積為S=g（θ），求g（θ）的表達(dá)式，并寫出θ的范圍．
②設(shè)BC=x（cm），矩形ABCD的面積為S=f（x），求f（x）的表達(dá)式，并寫出x的范圍．
（2）怎樣截取才能使截得的矩形ABCD的面積最大？并求最大面積．

Answer 1

解：如圖所示，
（1）①連接OC，設(shè)∠BOC=θ，矩形ABCD的 面積為S，則BC=30sinθ，OB=30cosθ（其中0＜θ＜）；
∴S=AB•BC=2OB•BC=900sin2θ，且當(dāng)sin2θ=1，即θ=時(shí)，S取最大值為900，此時(shí)BC=10；
所以，取BC=10時(shí)，矩形ABCD的面積最大，最大值為400cm²．
②連接OC，設(shè)BC=x，矩形ABCD的面積為S；則AB=2 （其中0＜x＜30），
∴S=2x =2 ≤x²+（400-x²）=400，當(dāng)且僅當(dāng)x²=400-x²，即x=10 時(shí)，S取最大值400；
所以，取BC=10 cm時(shí)，矩形ABCD的面積最大，最大值為400cm²．
（2）由（1）知，取∠BOC=時(shí)，得到C點(diǎn)，從而截得的矩形ABCD，此時(shí)截得的矩形ABCD的面積最大，最大值為400cm²．
分析：（1）①連接OC，設(shè)∠BOC=θ，矩形ABCD的面積為S，則S=AB•BC=2OB•BC=900sin2θ，由三角函數(shù)的知識(shí)，得出S的最大值以及對(duì)應(yīng)BC的值．
②連接OC，設(shè)BC=x，矩形ABCD的面積為S；則S=AB•BC=2x =2 ，由基本不等式可得S的最大值以及對(duì)應(yīng)的x的取值；
（2）根據(jù)（1）問(wèn)的解答，即可得出怎樣截取才能使截得的矩形ABCD的面積最大及最大值．
點(diǎn)評(píng)：本題綜合考查了二次函數(shù)、三角函數(shù)的最值問(wèn)題，這里應(yīng)用了基本不等式的方法求出了函數(shù)的最值．