建一个供水站C,从供水站到甲厂和乙厂的水管费用分别为每千米3a元和5a元,问供水站C建在岸边何处才能使水管费用最省?
命题意图 学习的目的,就是要会实际应用,本题主要是考查学生运用导数知识解决实际问题的意识,思想方法以及能力
知识依托 解决实际应用问题关键在于建立数学模型和目标函数 把"问题情景"译为数学语言,找出问题的主要关系,并把问题的主要关系近似化,形式化,抽象成数学问题,再划归为常规问题,选择合适的数学方法求解
错解分析 本题难点是如何把实际问题中所涉及的几个变量转化成函数关系式
技巧与方法 根据题设条件作出图形,分析各已知条件之间的关系,借助图形的特征,合理选择这些条件间的联系方式,适当选定变化,构造相应的函数关系
解法一 根据题意知,只有点C在线段AD上某一适当位置,才能使总运费最省,设C点距D点x km,则∵BD=40,AC=50-x, ∴BC=
又设总的水管费用为y元,依题意有y=30(5a-x)+5a (0<x<50)
y′=-3a+,令y′=0,解得x=30
在(0,50)上,y只有一个极值点,根据实际问题的意义,
函数在x=30(km)处取得最小值,此时AC=50-x=20(km)
∴供水站建在A、D之间距甲厂20 km处,可使水管费用最省
解法二 设∠BCD=Q,则BC=,CD=40cotθ,(0<θ<),∴AC=50-40cotθ
设总的水管费用为f(θ),依题意,
有f(θ)=3a(50-40·cotθ)+5a·=150a+40a·
∴f′(θ)=40a·
令f′ (θ)=0,得cosθ=根据问题的实际意义,当cosθ=时,函数取得最小值,
此时sinθ=,∴cotθ=,∴AC=50-40cotθ=20(km),即供水站建在A、D之间距甲厂20 km处,可使水管费用最省
例3已知f(x)=x2+c,且f[f(x)]=f(x2+1)
(1)设g(x)=f[f(x)],求g(x)的解析式;
(2)设φ(x)=g(x)-λf(x),试问 是否存在实数λ,使φ(x)在(-∞,-1)内为减函数,且在(-1,0)内是增函数
解 (1)由题意得f[f(x)]=f(x2+c)=(x2+c)2+c
f(x2+1)=(x2+1)2+c,∵f[f(x)]=f(x2+1)∴(x2+c)2+c=(x2+1)2+c,∴x2+c=x2+1,∴c=1
∴f(x)=x2+1,g(x)=f[f(x)]=f(x2+1)=(x2+1)2+1
(2)φ(x)=g(x)-λf(x)=x4+(2-λ)x2+(2-λ)
若满足条件的λ存在,则φ′(x)=4x3+2(2-λ)x ∵函数φ(x)在(-∞,-1)上是减函数,
∴当x<-1时,φ′(x)<0 即4x3+2(2-λ)x<0对于x∈(-∞,-1)恒成立
∴2(2-λ)>-4x2, ∵x<-1,∴-4x2<-4 ∴2(2-λ)≥-4,解得λ≤4