宽为a的走廊与另一走廊垂直相连,如果长为8a的细杆能水平地通过拐角,则另一走廊的宽度至少是多少?

问题描述:

宽为a的走廊与另一走廊垂直相连,如果长为8a的细杆能水平地通过拐角,则另一走廊的宽度至少是多少?

如图,设细杆与另一走廊一边的夹角为θ(0<θ<

π
2
),
设另一走廊的宽为y,∵AB=
a
cosθ
,BC=8a−
a
cosθ
,∴y(θ)=BCsinθ=8asinθ−
asinθ
cosθ
(0<θ<
π
2
)

依题意必存在一个适当的0值使y最小.
y′(θ)=8acosθ−
asin2θ+acos2θ
cos2θ
=8acosθ−
a
cos2θ

令y'=0得cos3θ=
1
8
,得csoθ=
1
2
,θ=
π
3

cosθ<
1
2
时,y'<0,当cosθ>
1
2
时,y'>0,
∴当cosθ=
1
2
,即θ=
π
3
时,ymin3
3
a
,即另一走廊的宽度至少是3
3
a

答案解析:设细杆与另一走廊一边的夹角为θ(0<θ<
π
2
)
,根据图可知y(θ)=BCsinθ=8asinθ−
asinθ
cosθ
(0<θ<
π
2
)
整理可得函数.“如果长为8a的细杆能水平地通过拐角,求另一走廊的宽度至少是多少”,关键看函数y(θ)的最小值,先研究其单调性,用导数法,先求导,由y'(θ)>0,y(θ)为增函数,可知当 θ=
π
3
时,y(θ)有最小值,即可得到结论.
考试点:在实际问题中建立三角函数模型.

知识点:本题主要考查函数模型的建立与应用,解答关键是还利用三角函数的定义求出函数表达式,再利用导数法求函数最值等.