某體育館擬用運動場的邊角地建一個矩形的健身室.如圖所示,ABCD是一塊邊長為50 m的正方形地皮,扇形CEF是運動場的一部分,其半徑為40 m,矩形AGHM就是擬建的健身室,其中G、M分別在ABAD上,H上.設(shè)矩形AGHM的面積為S,∠HCF=θ,請將S表示為θ的函數(shù),并指出當(dāng)點H的何處時,該健身室的面積最大,最大面積是多少?
S=(50-40cosθ)(50-40sinθ),當(dāng)θ=0或θ=,Smax=500
解: 延長GHCDN,則NH=40sinθ,CN=40cosθ.
HM=ND=50-40cosθ,AM=50-40sinθ.
S=(50-40cosθ)(50-40sinθ)=
100[25-20(sinθ+cosθ)+16sinθcosθ](0≤θ).
t=sinθ+cosθ=sin(θ+),
則sinθcosθ=,且t∈[1,].
S=100[25-20t+8(t2-1)]=800(t2+450.
t∈[1,],∴當(dāng)t=1時,Smax=500,
此時sin(θ+)=1sin(θ+)=.
θ+π,∴θ+=π,
θ=0或θ=.
答:當(dāng)點H的端點EF處時,該健身室的面積最大,最大面積是500 m2.
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