【題目】某工藝品廠要設(shè)計一個如圖1所示的工藝品,現(xiàn)有某種型號的長方形材料如圖2所示,其周長為4m,這種材料沿其對角線折疊后就出現(xiàn)圖1的情況.如圖,ABCD(AB>AD)為長方形的材料,沿AC折疊后AB'交DC于點P,設(shè)△ADP的面積為S2 , 折疊后重合部分△ACP的面積為S1
(Ⅰ)設(shè)AB=xm,用x表示圖中DP的長度,并寫出x的取值范圍;
(Ⅱ)求面積S2最大時,應(yīng)怎樣設(shè)計材料的長和寬?
(Ⅲ)求面積(S1+2S2)最大時,應(yīng)怎樣設(shè)計材料的長和寬?

【答案】解:(Ⅰ)由題意,AB=x,BC=2﹣x,∵x>2﹣x,∴1<x<2

設(shè)DP=y,則PC=x﹣y,由△ADP≌△CB'P,故PA=PC=x﹣y,

由PA2=AD2+DP2,得(x﹣y)2=(2﹣x)2+y2

即: .

(Ⅱ)記△ADP的面積為S2,則

當且僅當 時,S2取得最大值.

故當材料長為 ,寬為 時,S2最大.

(Ⅲ)

于是令 ,∴

∴關(guān)于x的函數(shù) 上遞增,在 上遞減,

∴當 時,S1+2S2取得最大值.

故當材料長為 ,寬為 時,S1+2S2最大


【解析】(Ⅰ)設(shè)DP=y,根據(jù)圖2將PC、AD用x,y表示,由圖1可知,則PA=PC,在中,根據(jù)勾股定理列出等式;(Ⅱ)利用均值定理即可求解;(Ⅲ)構(gòu)造函數(shù)F(t)=lnt-,利用導數(shù)討論函數(shù)F(t)的單調(diào)性.

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