從邊長為2a的正方形鐵皮的四個角各截去一個邊長為x的小正方形,再將四邊向上折起,做成一個無蓋的長方體鐵盒,且要求長方體的高度x與底面正方形的邊長的比不超過常數(shù)t.問:
(1)求長方體的容積V關于x的函數(shù)表達式;
(2)x取何值時,長方體的容積V有最大值?
分析:(1)先求出長方體的底面正方形的邊長和高,便可求出長方體的容積V解析式.
(2)把容積V變形后使用基本不等式求出最大值,注意分析等號成立條件能否滿足,
當?shù)忍柍闪l件不能滿足時,利用導數(shù)值的符號確定函數(shù)的單調性,由單調性確定函數(shù)的最大值.
解答:解:(1)長方體的底面正方形的邊長為2a-2x,高為x,所以,容積V=4(x-a)
2x,
由
≤t,得 0<x≤
,
(2)由均值不等式知V=2(a-x)(a-x)(2x)
≤2()3=,
當a-x=2x,即
x=時等號成立.
①當
≤,即
t≥,
Vmax=;
②當
>,即
0<t<時,
V′(x)=12(x-)2-,
則V′(x)在
(0,)上單調遞減,
∴
V′(x)≥V′()>V′()=0,
∴V(x)在
(0,]單調遞增,
∴
V(x)max=V()=總之,若
0<t<,則當
x=時,
Vmax=;
若
t≥,則當
x=時,
Vmax=.
點評:本題考查基本不等式在函數(shù)最值中的應用,利用導數(shù)來研究函數(shù)的單調性,由函數(shù)的單調性確定函數(shù)的最大值.