Question

8．如圖，在半徑為2，圓心角為變量的扇形OAB內(nèi)作一內(nèi)切圓P，再在扇形內(nèi)作一個(gè)與扇形兩半徑相切并與圓P外切的小圓Q，設(shè)圓P與圓Q的半徑之積為y．
（1）按下列要求寫出函數(shù)關(guān)系式：
①設(shè)∠AOB=2θ（0＜θ＜$\frac{π}{2}}$），將y表示成θ的函數(shù)；
②設(shè)圓P的半徑x（0＜x＜1），將y表示成x的函數(shù)．
（2）請(qǐng)你選用（1）中的一個(gè)函數(shù)關(guān)系式，求y的最大值．

Answer 1

分析 （1）①設(shè)圓P與圓Q的半徑分別為R、r．由R=（2-R）•sinθ得$R=\frac{2sinθ}{1+sinθ}$，由此能將y表示成θ的函數(shù)．
②圓Q的半徑為r，由$\frac{r}{x}=\frac{2-2x-r}{2-x}$，能將y表示成x的函數(shù)．
（2）選擇②：由y=-x³+x²（0＜x＜1）得y'=-3x²+2x（0＜x＜1），由此利用導(dǎo)數(shù)性質(zhì)能求出y的最大值．

解答 解：（1）①如圖，設(shè)圓P與圓Q的半徑分別為R、r．
由R=（2-R）•sinθ得$R=\frac{2sinθ}{1+sinθ}$，
又$\frac{r}{R}=\frac{2-2R-r}{2-R}$，
∴$r=R-{R^2}=\frac{2sinθ}{1+sinθ}-{（\frac{2sinθ}{1+sinθ}）^2}=\frac{2sinθ•（1-sinθ）}{{{{（1+sinθ）}^2}}}$，
∴$y=r•R=\frac{{4{{sin}^2}θ（{1-sinθ}）}}{{{{（{1+sinθ}）}^3}}}（0＜θ＜\frac{π}{2}）$．（5分）
②圓Q的半徑為r，由$\frac{r}{x}=\frac{2-2x-r}{2-x}$得r=x-x²，
∴y=r•x=-x³+x²（0＜x＜1）．（10分）
（2）選擇②：由y=-x³+x²（0＜x＜1）得y'=-3x²+2x（0＜x＜1），
令y'＞0，得$0＜x＜\frac{2}{3}$； 令y'＜0，得$\frac{2}{3}＜x＜1$．
∴y=-x³+x²（0＜x＜1）在區(qū)間$（0，\frac{2}{3}）$上是增函數(shù)，在區(qū)間$（\frac{2}{3}，1）$上是減函數(shù)．
∴當(dāng)$x=\frac{2}{3}$時(shí)，${y_{max}}=\frac{4}{27}$．（15分）

點(diǎn)評(píng) 本題考查函數(shù)解析式的求法，考查函數(shù)值的最大值的求法，是中檔題，解題時(shí)要認(rèn)真審題，注意導(dǎo)數(shù)性質(zhì)的合理運(yùn)用．