要在墙上开一个上半部为半圆形、下部为矩形的窗户(如图所示),在窗框为定长的条件下,要使窗户能够透过最多的光线,窗户应设计成怎样的尺寸?

问题描述:

要在墙上开一个上半部为半圆形、下部为矩形的窗户(如图所示),在窗框为定长的条件下,要使窗户能够透过最多的光线,窗户应设计成怎样的尺寸?

∵窗框的用料是am,
∴假设AD=2x,AB=

a−πx−4x
2

∴窗子的面积为:S=2x•
a−πx−4x
2
+
1
2
πx2=(-
π
2
-4)x2+ax,
当x=
a
8+π
时,此时面积最大,窗户能够透过最多的光线.
∴AD=
2a
8+π
,AB=
2a
8+π

∴半圆直径与矩形的高的比为2:1,窗户能够透过最多的光线.
答案解析:根据窗户面积为:一个矩形的面积+半圆的面积,分别表示出利用二次函数最值求法得出边长即可.
考试点:基本不等式在最值问题中的应用.

知识点:本题主要考查了函数模型的选择与应用,以及圆的面积和二次函数的性质,同时考查了计算能力,属于中档题.