要制作一個(gè)由同底圓錐和圓柱組成的儲(chǔ)油罐(如圖),設(shè)計(jì)要求:圓錐和圓柱的總高度和圓柱底面半徑相等,都為r米.市場(chǎng)上,圓柱側(cè)面用料單價(jià)為每平方米a元,圓錐側(cè)面用料單價(jià)分別是圓柱側(cè)面用料單價(jià)和圓柱底面用料單價(jià)的4倍和2倍.設(shè)圓錐母線和底面所成角為θ(弧度),總費(fèi)用為y(元).
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(1)寫出θ的取值范圍;
(2)將y表示成θ的函數(shù)關(guān)系式;
(3)當(dāng)θ為何值時(shí),總費(fèi)用y最???
圓柱的底面用料單價(jià)為每平方米2a元,圓錐的側(cè)面用料單價(jià)為每平方米4a元,
設(shè)圓錐的高為h
1米,母線長(zhǎng)為l米,圓柱的高為h
2米;
(1)∵圓錐和圓柱的總高度和圓柱底面半徑相等,都為r米.
則h
1<r,
tanθ=
<1
∴
θ∈(0,)…(3分)
(2)圓錐的側(cè)面用料費(fèi)用為4aπrl,圓柱的側(cè)面費(fèi)用為2aπrh
2,圓柱的地面費(fèi)用為2aπr
2,..(6分)(每個(gè)面積公式1分)
則y=4aπrl+2aπrh
2+2aπr
2=2aπr(2l+h
2+r)=2aπr[
+(r-h
1)+r]
=2aπr[
+(r-rtanθ)+r]=
2aπr2[(-tanθ)+2](9分)
(3)設(shè)
f(θ)=-tanθ,其中
θ∈(0,)…(10分)
則
f′(θ)=,..(11分)
當(dāng)
θ=時(shí),
f′(θ)==0;
當(dāng)
θ∈(0,)時(shí),
f′(θ)=<0;
當(dāng)
θ∈(,)時(shí),
f′(θ)=>0;..(13分)
則當(dāng)
θ=時(shí),f(θ)取得最小值,..(14分)
則當(dāng)
θ=時(shí),費(fèi)用y最?。?5分)