课外拓展



注意利用空间几何体的性质结合实际问题解题.

例1.有一块边长为4的正方形钢板,先对其进行切割、焊接成一个长方体形无盖容器(切、焊损耗忽略不计),有人应用数学知识作了如下设计:如图(a),在钢板的四个角处各切去一个小正方形,剩余部分围成一个长方体,该长方体的高为小正方形边长.如图(b).

  (1)请你求出这种切割、焊接而成的长方体的最大容积

  (2)由于上述设计存在缺陷(材料有所浪费),请你重新设计切焊方法,使材料浪费减少,而且所得长方体容器的容积. 

分析:

  设切去正方形边长为x,把体积表示成x的函数,再利用均值不等式.求出最值.

解:

  (1)设切去正方形边长为x,则焊接成的长方体的底面边长为4-2x,高为x,

  所以

  

   

  当且仅当4-2x=4x,即x=时等号成立.

  当x=时,取得最大值

  (2)重新设计方案如图:

  如图(c),在正方体的两个角处各切下一个边长为1的小正方体;如图(d),将切下的小正方形焊在未切口的正方形一边的中间;如图(e),将图(d)焊成长方体容器.

  新焊长方体容器底面是一长方形,长为3,宽为2,此长方体容积

  显然.故第二种方案符合要求.

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