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文档介绍
2015高考数学题库新应用题3
18．(本题满分16分) 如图所示：一吊灯的下圆环直径为4m，圆心为O，通过细绳悬挂在天花板上，圆环呈水平状态，并且与天花板的距离为2m，在圆环上设置三个等分点A1，A2，A3。点C为上一点（不包含端点O、B），同时点C与点A1，A2，A3，B均用细绳相连接，且细绳CA1，CA2，CA3的长度相等。设细绳的总长为 （1）设∠CA1O = (rad)，将y表示成θ的函数关系式； （2）请你设计，当角θ正弦值的大小是多少时，细绳总长y最小，并指明此时 BC应为多长。 B A1 A2 C O A3 18. （Ⅰ）解：在△COA1中， ，， ………2分 = （）……7分 （Ⅱ）， 令，则 ………………12分 当时，；时，， ∵在上是增函数 ∴当角满足时，y最小，最小为；此时BCm …16分 19．由一个小区历年市场行情调查得知，某一种蔬菜在一年12个月内每月销售量（单位：吨）与上 市时间（单位：月）的关系大致如图（1）所示的折线表示，销售价格（单位：元／千克） 与上市时间（单位：月）的大致关系如图（2）所示的抛物线段表示（为顶点）． （1）请分别写出,关于的函数关系式，并求出在这一年内3到6月份的销售额最大的月份？ （2）图（1）中由四条线段所在直线围成的平面区域为，动点在内（包括边界），求 的最大值； （3） 由（2），将动点所满足的条件及所求的最大值由加法运算类比到乘法运算（如类比为），试列出所满足的条件，并求出相应的最大值． （图1） （图2） 19.解(Ⅰ) ． （ 在恒成立，所以函数在上递增 当t=6时，=34.5． ∴6月份销售额最大为34500元 ． (Ⅱ) ，z=x—5y． 令x—5y=A(x+y)+B(x—y)，则， ∴z=x—5y=—2(x+y)+3(x—y)．由,， ∴,则(z)max=11 ． (Ⅲ)类比到乘法有已知,求的最大值．由=()A·()B ．∴, ∴，则(z)max= ． 18．（本题满分15分） （图乙） （图甲） 如图甲，一个正方体魔方由27个单位（长度为1个单位长度）小立方体组成，把魔方中间的一层转动，如图乙，设的对边长为． （1）试用表示； （2）求魔方增加的表面积的最大值． 18．命题立意：本题主要考查数学建模和解决实际问题的能力，考查运算求解能力． 解：（1）由题意得， 解得，（6分） （2）魔方增加的表面积为， 由（1）得，（10分） 令， 则（当且仅当即时等号成立）， 答：当时，魔方增加的表面积最大为．（15分） 17．（本题满分15分）请你为某养路处设计一个用于储藏食盐的仓库（供融化高速公路上的积雪之用）．它的上部是底面圆半径为5m的圆锥，下部是底面圆半径为5m的圆柱，且该仓库的总高度为5m．经过预算，制造该仓库的圆锥侧面、圆柱侧面用料的单价分别为400元/、100元/，问当圆锥的高度为多少时，该仓库的侧面总造价（单位：元）最少？ 17．命题立意：本题主要考查数学建模和解决实际问题的能力，考查运算求解能力． 解：（法一）设圆锥母线与底面所成角为，且，（2分） 则该仓库的侧面总造价 ，（8分） 由得，即，（13分） 经检验得，当时，侧面总造价最小，此时圆锥的高度为m．（15分） （法二）设圆锥的高为m，且，（2分） 则该仓库的侧面总造价 ，（8分） 由得，（13分） 经检验得，当时，侧面总造价最小，此时圆锥的高度为m．（15分） 3. 在一个六角形体育馆的一角 MAN内，用长为a的围栏设置一个运动器材储存区域（如图所示），已知，B是墙角线AM上的一点，C是墙角线AN上的一点． (1) 若BC=a=20, 求储存区域面积的最大值； (2) 若AB=AC=10,在折线内选一点，使，求四边形储存区域DBAC的最大面积. 解：(1)设 由， 得. 即 (2) 由，知点在以，为焦点的椭圆上， ∵，∴要使四边形DBAC面积最大，只需的面积最大，此时点到的距离最大, 即必为椭圆短轴顶点．由，得短半轴长面积的最大值为. 因此，四边形ACDB面积的最大值为． 3.某直角走廊的示意图如图所示，其两边走廊的宽度均为2m． (1)过点的一条直线与走廊的外侧两边交于两点，且与走廊的一边的夹角为，将线段的长度表示为的函数； (2)一根长度为5m的铁棒能否水平（铁棒与地面平行）通过该直角走廊？请说明理由（铁棒的粗细忽略不计）． 解：(1) 根据图得 (2) 铁棒能水平通过该直角直廊，理由如下： 令得，． 当时，为减函数； 当时，为增函数； 所以当时，有最小值， 因为，所以铁棒能水平通过该直角走廊． 19．（本小题满分16分） 如图一块长方形区域ABCD，AD＝2（），AB＝1（）．在边AD的中点O处，有一个可转动的探照灯，其照射角∠EOF始终为，设∠AOE＝α，探照灯O照射在长方形ABCD内部区域的面积为S． （1）当0≤α＜时，写出S关于α的函数表达式； （2）当0≤α≤时，求S的最大值． G a F E D C B A O （第19题） （3）若探照灯每9分钟旋转“一个来回”（OE自OA转到OC，再回到OA，称“一个来回”，忽略OE在OA及OC反向旋转时所用时间），且转动的角速度大小一定，设AB边上有一点G，且∠AOG＝，求点G在“一个来回”中，被照到的时间． H G a F E D C B A O 图① 19．解：（1）过O作OH⊥BC，H为垂足． ①当0≤α≤时， E在边AB上，F在线段BH上（如图①）， 此时，AE＝，FH＝，… 2分 ∴S＝S正方形OABH－S△OAE－S△OHF ＝． ………… 4分 ②当＜α＜时， E在线段BH上，F在线段CH上（如图②）， H O A B C D E F a G 图② 此时，EH＝，FH＝，… 6分 ∴EF＝． ∴S＝S△OEF＝． 综上所述， ………… 8分 （2）当0≤α≤时，S＝， 即S． ……………… 10分 ∵0≤α≤，∴0≤≤1．即1≤1＋≤2． ∴≥2． ∴S≤2－． 当＝－1时，S取得最大值为2－． ……………… 12分 （3）在“一个来回”中，OE共转了2×＝． 其中点G被照到时，共转了2×＝． ……………… 14分 则“一个来回”中，点G被照到的时间为（分钟）．…… 16分 17．（本小题满分14分） 第十八届省运会将于2014年9月在徐州市举办．为营造优美的环境，举办方决定在某“葫芦”形花 坛中建喷泉．如图，该花坛的边界是两个半径为10米的圆弧围成，两圆心、之间的距离为米． （1）如图甲，在花坛中建矩形喷泉，四个顶点，，，均在圆弧上，于点．设，求矩形的宽为多少时，可使喷泉的面积最大； （2）如图乙，在花坛中间铺设一条宽为2米的观赏长廊以作休闲之用，则矩形喷泉变为两个全等的等腰三角形，其中，米．若，求喷泉的面积的取值范围． θ O1 O2 M B A C D 观 赏 长 廊 N （第17题图乙） M B A C D θ O1 （第17题图甲） O2 、 17．（1）在直角中，，，则， 所以矩形的面积，………4分 令，， 则， 令，得．设，且，列表如下： 0 ↗ 极大值 ↘ 所以当，即时，矩形的面积最大． ………………10分 （2）由（1）易得，喷泉的面积， 由知，，所以函数是单调增函数， 所以． ………………………………13分 答：（1）矩形的宽（米）时，可使喷泉的面积最大； （2）喷泉的面积的取值范围是（单位：平方米）． ……14分 17. （本小题满分14分） 如图，某生态园将一三角形地块ABC的一角APQ开辟为水果园，种植桃树，已知角A为120°，AB，AC的长度均大于200米．现在边界AP，AQ处建围墙，在PQ处围竹篱笆． （第17题） （1）若围墙AP，AQ总长为200米，如何围可使三角形地块APQ的面积最大？ （2）已知AP段围墙高1米，AQ段围墙高1.5米，造价均为每平方米100元．若围围墙用了20000元，问如何围可使竹篱笆用料最省？ 17．解 设米，米． （1）则，的面积 ． …………………………………………………………3分 ∴S． 当且仅当时取“=”． …………………………………………………………6分 （注：不写“＝”成立条件扣1分） （2）由题意得，即． …………………8分 要使竹篱笆用料最省，只需其长度PQ最短，所以 （） ………………………………………11分 当时，有最小值，此时． …………………………13分 答：（1）当米时，三角形地块APQ的面积最大为平方米； （2）当米米时，可使竹篱笆用料最省．……………………… 14分 18．(本小题满分14分) 因发生意外交通事故,一辆货车上的某种液体泄漏到一渔塘中.为了治污,根据环保部门的建议,现决定在渔塘中投放一种可与污染液体发生化学反应的药剂.已知每投放,且个单位的药剂,它在水中释放的浓度(克/升)随着时间(天)变化的函数关系式近似为,其中. 若多次投放,则某一时刻水中的药剂浓度为每次投放的药剂在相应时刻所释放的浓度之和.根据经验, 当水中药剂的浓度不低于4(克/升)时,它才能起到有效治污的作用. （1）若一次投放4个单位的药剂,则有效治污时间可达几天? （2）若第一次投放2个单位的药剂,6天后再投放个单位的药剂,要使接下来的4天中能够持续有效治污,试求的最小值(精确到0.1,参考数据:取1.4). 18．解：（1）因为,所以…………………………………………………1分 则当时,由,解得,所以此时…………………………………… 3分 当时,由,解得,所以此时………………………………………5分 综合,得,若一次投放4个单位的制剂,则有效治污时间可达8天………………………… 6分 （2）当时,……………………………………………9分 ==,因为,而, 所以,故当且仅当时,y有最小值为 ………………………12分 令,解得,所以的最小值为 ………………14分 17．（本小题满分14分） 已知 A、B两地相距，以AB为直径作一个半圆，在半圆上取一点C，连接AC、BC，在三角形ABC内种草坪（如图），M、N分别为弧AC、弧BC的中点，在三角形AMC、三角形BNC上种花，其余是空地．设花坛的面积为，草坪的面积为，取． （1） 用及R表示和； （2） 求的最小值． 17．（1）因为，则， 则．………………………………………3分 设AB的中点为O，连MO、NO，则． 易得三角形AMC的面积为，三角形BNC的面积为， ∴+ ． （2）∵， 令，则． ∴．∴的最小值为． 17.（本小题满分14分） 据环保部门测定，某处的污染指数与附近污染源的强度成正比，与到污染源距离的平方成反比，比例常数为．现已知相距18的A，B两家化工厂（污染源）的污染强度分别为，它们连线上任意一点C处的污染指数等于两化工厂对该处的污染指数之和．设（）． （1）试将表示为的函数； （2）若，且时，取得最小值，试求的值． 17．解：（1）设点C受A污染源污染程度为，点C受B污染源污染程度为，其中为比例系数，且． ……………………………………………………………………4分 从而点C处受污染程度． …………………………………………6分 （2）因为，所以，， ……………………………8分 ，令，得， ……………………………12分 又此时，解得，经验证符合题意． 所以，污染源B的污染强度的值为8． ……………………………14分 19.一走廊拐角处的横截面如图所示，已知内壁和外壁都是半径为的四分之一圆弧，，分别与圆弧相切于，两点，∥，∥，且两组平行墙壁间的走廊宽度都是． （1）若水平放置的木棒的两个端点分别在外壁和上，且木棒与内壁圆弧相切于点．设，试用表示木棒的长度； N M A B C D E F G H P Q 1m 1m （2）若一根水平放置的木棒能通过该走廊拐角处，求木棒长度的最大值． 19.(1)如图，设圆弧所在的圆的圆心为，过点作垂线，垂足为点，且交或其延长线与于，并连接，再过点作的垂线，垂足为． 在 中，因为，， N M A B C D E F G H P S 1m 1m T Q W 所以． 因为与圆弧切于点，所以， 在，因为，， 所以，， ①若在线段上，则 在 中，， 因此 ②若在线段的延长线上，则 在 中，， 因此 ．………………………………………8分 （2）设，则， 因此． 因为，又，所以恒成立， 因此函数在是减函数，所以， 即． 答：一根水平放置的木棒若能通过该走廊拐角处，则其长度的最大值为． 17．(本小题满分14分) 某建筑公司要在一块宽大的矩形地面（如图所示）上进 行开发建设，阴影部分为一公共设施不能建设开发，且要求 用栏栅隔开（栏栅要求在直线上），公共设施边界为曲线 的一部分，栏栅与矩形区域的边界交 于点M、N，切曲线于点P，设． （1）将（O为坐标原点）的面积S表示成f的函数S(t)； （2）若，S(t)取得最小值，求此时a的值及S(t)的最小值． 17．解：（Ⅰ），直线的斜率为， 直线的方程为 令得 令,得, 的面积, （Ⅱ）, 因为,由,得, 当时, , 当时, . 已知在处, ,故有， 故当时, 17．（本小题满分14分）在综合实践活动中，因制作一个工艺品的需要，某小组设计了如图所示的一个门（该图为轴对称图形），其中矩形ABCD的三边AB、BC、CD由长为6分米的材料弯折而成，BC边的长为分米（）；曲线AOD拟从以下两种曲线中选择一种：曲线 是一段余弦曲线（在如图所示的平面直角坐标系中，其解析式为），此时记门的最高点O到BC边的距离为；曲线是一段抛物线，其焦点到准线的距离为，此时记门的最高点O到BC边的距离为 （1）试分别求函数、的表达式 （2）要使得点O到BC边的距离最大，应选用哪一种曲线？此时最大值是多少？ 解：（1） ……………6分 （2）由于恒成立， 所以函数在上单调递减， 因此， ………10分 而， ………12分 所以选用 ………14分 17．（本小题满分15分） 某农户准备建一个水平放置的直四棱柱形储水窖（如图），其中直四棱柱的高，两底面是高为，面积为的等腰梯形，且。若储水窖顶盖每平方米的造价为元，侧面每平方米的造价为元，底部每平方米的造价为元。 （1）试将储水窖的造价表示为的函数； （2）该农户如何设计储水窖，才能使得储水窖的造价最低，最低造价是多少元（取）。 17．【解析】（1）过作，垂足为，则，， 令，从而， 故， 解得，， 4分 所以 7分 （2）因为， 所以 10分 令，则， 当时，，此时函数单调递减； 当时，，此时函数单调递增。 所以当时，。 答：当时，等价最低，最低造价为51840元。 15分 18.如图，矩形ABCD是一个观光区的平面示意图，建立平面直角坐标系，使顶点A在坐标原点O，B，D分别在x轴，y轴上，AD＝3百米，AB＝a百米（3≤a≤4）观光区中间叶形阴影部分MN是一个人工湖，它的左下方边缘曲线是函数≤2）的图象的一段．为了便于游客观光，拟在观光区铺设一条穿越该观光区的直路（宽度不计），要求其与人工湖左下方边缘曲线段相切（切点记为P），并把该观光区分为两部分，且直线左下部分建设为花圃．设点P到AD的距离为t，f（t）表示花圃的面积． （1）求花圃面积f（t）的表达式； （2）求f（t）的最小值． 第18题-甲 x y O A B C D 第18题-乙 E · F 18．某地拟模仿图甲建造一座大型体育馆，其设计方案侧面的外轮廓线如图乙所示：曲线是以点为圆心的圆的一部分，其中（，单位：米）；曲线是抛物线的一部分；，且恰好等于圆的半径. 假定拟建体育馆的高米. （1）若要求米，米，求与的值； （2）若要求体育馆侧面的最大宽度不超过米，求的取值范围； （3）若，求的最大值.（参考公式：若，则） 解：（1）因为，解得. …………… 2分 此时圆，令，得， 所以，将点代入中， 解得. ………… 4分 （2）因为圆的半径为，所以，在中令，得， 则由题意知对恒成立， ………… 8分 所以恒成立，而当，即时，取最小值10， 故，解得. ………… 10分 （3）当时，，又圆的方程为，令，得，所以， 从而， ………… 12分 又因为，令，得， ………… 14分 当时，，单调递增；当时，，单调递减，从而当 时，取最大值为25. 答：当米时，的最大值为25米. …………16分 （说明：本题还可以运用三角换元，或线性规划等方法解决，类似给分） 方法二：令，则 ，其中是锐角，且， 从而当时，取得最大值为25米. 方法三：令，则题意相当于：已知，求的最大值.根据线性规划知识，当直线与圆弧相切时，取得最大值为25米. 19. 某园林公司计划在一块为圆心,(为常数)为半径的半圆形（如图）地上种植花草树木，其中弓形区域用于观赏样板地， 区域用于种植花木出售，其余区域用于种植草皮出售.已知观赏样板地的成本是每平方米2元，花木的利润是每平方米8元，草皮的利润是每平方米3元. (1) 设,,分别用,表示弓形的面积; (2) 园林公司应该怎样规划这块土地,才能使总利润最大? (参考公式:扇形面积公式) 观赏样板地 花木地 草皮地 草皮地 19.（1），, . 又，, . (2)设总利润为元，草皮利润为元，花木地利润为，观赏样板地成本为 ，，, . . 设 . , …………12分 上为减函数； 上为增函数. 当时，取到最小值,此时总利润最大. 所以当园林公司把扇形的圆心角设计成时，总利润最大. 18．（本小题满分16分） 如图，实线部分的月牙形公园是由圆P上的一段优弧和圆Q上的一段劣弧围成，圆P和圆Q的半径都是2km，点P在圆Q上，现要在公园内建一块顶点都在圆P上的多边形活动场地． （1）如图甲，要建的活动场地为△RST，求场地的最大面积； （2）如图乙，要建的活动场地为等腰梯形ABCD，求场地的最大面积． （第17题甲） D A C B Q P N M R S M N P Q T （第17题乙） 解：（1）如右图，过S作SH⊥RT于H，S△RST=． 由题意，△RST在月牙形公园里，RT与圆Q只能相切或相离； RT左边的部分是一个大小不超过半圆的弓形，则有RT≤4，SH≤2，当且仅当RT切圆Q于P时（如下左图），上面两个不等式中等号同时成立． 此时，场地面积的最大值为S△RST==4（km2）． （2）同（1）的分析，要使得场地面积最大，AD左边的部分是一个大小不超过半圆的弓形， AD必须切圆Q于P，再设∠BPA=，则有 ． 令，则．若，，又时，，时，， 函数在处取到极大值也是最大值， 故时，场地面积取得最大值为（km2）． 19．（本小题满分16分） 几名大学毕业生合作开设打印店，生产并销售某种产品．已知该店每月生产 的产品当月都能销售完，每件产品的生产成本为元，该店的月总成本由两部分组成：第一部分是月销售产品的生产成本，第二部分是其它固定支出元．假设该产品的月销售量（件）与销售价格 （元/件）（）之间满足如下关系：①当时，；②当时，．设该店月利润为（元），月利润=月销售总额－月总成本． （1）求关于销售价格的函数关系式； （2）求该打印店月利润的最大值及此时产品的销售价格． 19．解：（1）当时，，代入， 解得． ………………………………………………………………2分 ∴ 即 ……………4分 （注：写到上一步，不扣分．） （2）设，，，则 ． 令，解得（舍去），．……………7分 当时，，单调递增； 当时，，单调递减． … ………………………………10分 ∵，，，∴的最大值为．………12分 当时，单调递减， 故此时的最大值为． … ………………………………14分 综上所述，当时，月利润有最大值元． ……………………15分 答：该打印店店月利润最大为元，此时产品的销售价格为元/件． ……16分 19．（本小题满分16分）如图是一幅招贴画的示意图，其中ABCD是边长为的正方形，周围是四个全等的弓形.已知O为正方形的中心，G为AD的中点，点P在直线OG上，弧AD是以P为圆心、PA为半径的圆的一部分，OG的延长线交弧AD于点H。设弧AD的长为， （1）求关于的函数关系式； （2）定义比值为招贴画的优美系数，当优美系数最大时，招贴画最优美。证明：当角满足：时，招贴画最优美 18.（本小题满分16分） 一位幼儿园老师给班上个小朋友分糖果.她发现糖果盒中原有糖果数为,就先从别处抓2块糖加入盒中，然后把盒内糖果的分给第一个小朋友;再从别处抓2块糖加入盒中，然后把盒内糖果的分给第二个小朋友;…,以后她总是在分给一个小朋友后,就从别处抓2块糖放入盒中，然后把盒内糖果的分给第个小朋友．如果设分给第个小朋友后（未加入2块糖果前）盒内剩下的糖果数为. （1） 当,时,分别求; （2） 请用表示;令,求数列的通项公式; （3）是否存在正整数和非负整数,使得数列成等差数列,如果存在,请求出所有的和,如果不存在,请说明理由. 20. 解：（1）当,时, , ,.……3分 （2） 由题意知： ,……6分 即, ,……7分 累加得,……9分 又,.……10分 （3） 由，得,……12分 若存在正整数和非负整数,使得数列成等差数列, 则,……14分 即,……15分 当时， ，对任意正整数,有成等差数列. ……16分 [注:如果验证不能成等差数列,不扣分] 【说明】本题主要考查数列的定义、通项求法；考查反证法；考查递推思想；考查推理论证能力；考查阅读理解能力、建模能力、应用数学解决问题能力．本题还可以设计：如果班上有5名小朋友，每个小朋友都分到糖果，求的最小值. 17（本题满分16分，第1小题8分，第2小题8分） θ （第17题） D A B C l T x 如图，某机场建在一个海湾的半岛上，飞机跑道AB的长为4.5km，且跑道所在的直线与海岸线l的夹角为60o(海岸线可以看作是直线)，跑道上离海岸线距离最近的点B到海岸线的距离BC＝4km．D为海湾一侧海岸线CT上的一点，设CD＝x(km)，点D对跑道AB的视角为q ． （1）将tanq 表示为x的函数； （2）求点D的位置，使q 取得最大值． 17、（本题满分14分，第1小题8分，第2小题6分） 解：（1）过A分别作直线CD，BC的垂线，垂足分别为E，F． D B C E F A D B C E F A 图1 图2 由题知，AB＝4.5，BC＝4，∠ABF＝90o－60o＝30o， 所以CE＝AF＝4.5×sin30o＝，BF＝4.5×cos30o＝， AE＝CF＝BC＋BF＝． 因为CD＝x(x＞0)，所以tan∠BDC＝＝． 当x＞时，ED＝x－，tan∠ADC＝＝＝（如图1）； 当0＜x＜时，ED＝－x，tan∠ADC＝－＝（如图2）．…………………4分 所以tanq＝tan∠ADB＝tan(∠ADC－∠BDC)＝ ＝＝，其中x＞0且x≠． 当x＝时tanq＝＝，符合上式． 所以tanq＝( x＞0)………………………………………………………8分 （2）（方法一）tanq＝＝＝，x＞0．……………11分 因为4(x＋4)＋－41≥2－41＝39， 当且仅当4(x＋4)＝，即x＝6时取等号． 所以当x＝6时，4(x＋4)＋－41取最小值39． 所以当x＝6时，tanq 取最大值． …………………………………………………13分 由于y＝tanx在区间(0，）上是增函数，所以当x＝6时，q 取最大值． 答：在海湾一侧的海岸线CT上距C点6km处的D点处观看飞机跑道的视角最大．…14分 （方法二）tanq ＝f(x)＝＝． f ¢(x)＝＝－，x＞0． 由f ¢(x)＝0得x＝6． ……………………………………………………………………11分 当x∈（0，6）时，f ¢(x)＞0，函数f(x)单调递增；当x∈（6，＋∞）时，f ¢(x)＜0，此时函数f(x)单调递减． 所以函数f(x)在x＝6时取得极大值，也是最大值f(6)＝． …………………13分 由于y＝tanx在区间(0，）上是增函数，所以当x＝6时，q 取最大值． 答：在海湾一侧的海岸线CT上距C点6km处的D点处观看飞机跑道的视角最大．…14分 17．（本小题满分14分） 提高大桥的车辆通行能力可改善整个城市的交通状况．一般情况下，大桥上的车流 速度v(单位：千米/小时)是车流密度x(单位：辆/千米)的函数．当车流密度不超过50辆/千米时，车流速度为30千米/小时．研究表明：当50＜x≤200时，车流速度v与车流密度x满足．当桥上的车流密度达到200辆/千米时，造成堵塞，此时车流速度为0千米/小时． （1）当0查看更多