精英家教網(wǎng)如圖,已知正方形ABCD在直線MN的上方,邊BC在直線MN上,E是線段BC上一點,以AE為邊在直線MN的上方作正方形AEFG,其中AE=2,記∠FEN=α,△EFC的面積為S.
(Ⅰ)求S與α之間的函數(shù)關(guān)系;
(Ⅱ)當(dāng)角α取何值時S最大?并求S的最大值.
分析:(Ⅰ)觀察圖形知,EF=2,∠EAB=∠FEH=α,可將EC用α表示出來,再由三角形的面積公式
1
2
absinC
建立S與α之間的函數(shù)關(guān)系;
(Ⅱ)由(I)得S=2sinαcosα-2sin2α,其中0≤α≤
π
4
,對函數(shù)的解析式進行化簡,再求三角函數(shù)的最值即可得到S的最大值
解答:精英家教網(wǎng)解:(Ⅰ)過點F作FH⊥MN,H為垂足
由三角知識可證明∠EAB=∠FEH=α,F(xiàn)H=BE…2 分
在Rt△ABE中,EB=AEsinα=2sinα,BC=AB=AEcosα=2cosα
所以EC=BC-EB=2cosα-2sinα…4 分
所以△FCE的面積
S=
1
2
(2cosα-2sinα)•2sinα
=2sinαcosα-2sin2α,其中0≤α≤
π
4
…(6分)
(Ⅱ)由(Ⅰ)可知S=2sinαcosα-2sin2α=sin2α+cos2α-1=
2
sin(2α+
π
4
)-1
…(9分)
0≤α≤
π
4
,得
π
4
≤2α+
π
4
3
4
π
,
∴當(dāng)2α+
π
4
=
1
2
π
,即α=
π
8
時,S最大=
2
-1
…(11分)
因此,當(dāng)α=
π
8
時,△EFC的面積S最大,最大面積為
2
-1
.  …12 分
點評:本題考查已知三角函數(shù)的模型的應(yīng)用問題,解題的關(guān)鍵是根據(jù)所研究的問題及圖形建立三角函數(shù)關(guān)系,再利用三角函數(shù)的知識求最值,得出實際問題的解,本題第二小問求面積的最值,利用到了三角函數(shù)有界性,本題考查了函數(shù)的思想及轉(zhuǎn)化的思想,本題運算量較大,計算時要嚴(yán)謹(jǐn).
練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中數(shù)學(xué) 來源: 題型:

精英家教網(wǎng)如圖,已知正方形ABCD和矩形ACEF所在的平面互相垂直,AB=
2
,AF=1,M是線段EF的中點.
(Ⅰ)求證AM∥平面BDE;
(Ⅱ)求二面角A-DF-B的大。

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科目:高中數(shù)學(xué) 來源: 題型:

如圖,已知正方形ABCD的邊長為1,過正方形中心O的直線MN分別交正方形的邊AB,CD于M,N,則當(dāng)
MN
BN
最小時,CN=
5
-1
2
5
-1
2

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科目:高中數(shù)學(xué) 來源: 題型:

如圖,已知正方形ABCD和梯形ACEF所在平面互相垂直,AB=2,AF=
2
,CE=2
2
,CE∥AF,AC⊥CE,
ME
=2
FM

(I)求證:CM∥平面BDF;
(II)求異面直線CM與FD所成角的余弦值的大。
(III)求二面角A-DF-B的大。

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科目:高中數(shù)學(xué) 來源: 題型:

如圖,已知正方形ABCD和矩形ACEF所在的平面互相垂直,AB=
2
,AF=1

(1)求二面角A-DF-B的大;
(2)在線段AC上找一點P,使PF與AD所成的角為60°,試確定點P的位置.

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科目:高中數(shù)學(xué) 來源: 題型:

(2012•深圳二模)如圖,已知正方形ABCD在水平面上的正投影(投影線垂直于投影面)是四邊形A′B′C′D′,其中A與A'重合,且BB′<DD′<CC′.
(1)證明AD′∥平面BB′C′C,并指出四邊形AB′C′D′的形狀;
(2)如果四邊形中AB′C′D′中,AD′=
2
,AB′=
5
,正方形的邊長為
6
,求平面ABCD與平面AB′C′D′所成的銳二面角θ的余弦值.

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