“5•12”汶川大地震中,受灾面积大,伤亡惨重,医疗队到达后,都会选择一个合理的位置,使伤员能在最短的时间内得到救治.设有三个乡镇,分别位于一个矩形ABCD的两个顶点A,B及CD的中点P处,AB=10km,BC=5km,现要在该矩形的区域内(含边界),且与A,B等距离的一点O处建造一个医疗站,记O点到三个乡镇的距离之和为y.(1)设∠BAO=θ(rad),将y表示为θ的函数;(2)试利用(1)的函数关系式确定医疗站的位置,使三个乡镇到医疗站的距离之和最短.

问题描述:

“5•12”汶川大地震中,受灾面积大,伤亡惨重,医疗队到达后,都会选择一个合理的位置,使伤员能在最短的时间内得到救治.设有三个乡镇,分别位于一个矩形ABCD的两个顶点A,B及CD的中点P处,AB=10km,BC=5km,现要在该矩形的区域内(含边界),且与A,B等距离的一点O处建造一个医疗站,记O点到三个乡镇的距离之和为y.

(1)设∠BAO=θ(rad),将y表示为θ的函数;
(2)试利用(1)的函数关系式确定医疗站的位置,使三个乡镇到医疗站的距离之和最短.

(1):延长PO,交AB于Q,由条件知PQ垂直平分AB,若∠BAO=θ(rad),则 OA=AQcosθ=5cosθ,故 OB=5cosθ,又OP=5-5tanθ,所以 y=OA+OB+OP=y=10−5sinθcosθ+5(0≤θ≤π4);(2)y′=−5cosθ•cosθ−(10...
答案解析:(1)根据题意知PQ垂直平分AB,在直角三角形中由三角函数的关系可推得OP,从而得出y的函数关系式,注意最后要化为最简形式,确定自变量范围.
(2)欲确定污水处理厂的位置,使铺设的污水管道的总长度最短也就是最小值问题,(1)中已求出函数关系式,故可以利用导数求解最值,注意结果应与实际情况相符合.
考试点:已知三角函数模型的应用问题;在实际问题中建立三角函数模型.


知识点:本小题主要考查函数最值的应用.
①生活中的优化问题,往往涉及到函数的最值,求最值可利用单调性,也可直接利用导数求最值,要掌握求最值的方法和技巧.
②在求实际问题中的最大值或最小值时,一般先设自变量、因变量,建立函数关系式,并确定其定义域,利用求函数最值的方法求解,注意结果应与实际情况相符合.用导数求解实际问题中的最大(小)值时,如果函数在区间内只有一个极值点,那么根据实际意义该极值点也就是最值点.