Question

【題目】某景區(qū)欲建兩條圓形觀景步道（寬度忽略不計(jì)），如圖所示，已知，（單位：米），要求圓M與分別相切于點(diǎn)B，D，圓與分別相切于點(diǎn)C，D．

（1）若，求圓的半徑；（結(jié)果精確到0.1米）

（2）若觀景步道的造價(jià)分別為每米0.8千元與每米0.9千元，則當(dāng)多大時(shí)，總造價(jià)最低？最低總造價(jià)是多少？（結(jié)果分別精確到0.1°和0.1千元）

Answer 1

【答案】（1）34.6米，16.1米；（2）263.8千元．

【解析】

（1）利用切線的性質(zhì)即可得出圓的半徑；

（2）設(shè)∠BAD＝2α，則總造價(jià)y＝0.82π60tanα+0.92π60tan（45°﹣α），化簡(jiǎn)，令1+tanα＝x換元，利用基本不等式得出最值．

（1）連結(jié)M1M2，AM1，AM2，

∵圓M1與AB，AD相切于B，D，圓M2與AC，AD分別相切于點(diǎn)C，D，

∴M1，M2⊥AD，∠M1AD＝∠BAD＝，∠M2AD＝，

∴M1B＝ABtan∠M1AB＝60×＝20≈34.6（米），

∵tan＝＝，∴tan＝2﹣，

同理可得：M2D＝60×tan＝60（2﹣）≈16.1（米）．

（2）設(shè)∠BAD＝2α（0＜α＜），由（1）可知圓M1的半徑為60tanα，圓M2的半徑為

60tan（45°﹣α），

設(shè)觀景步道總造價(jià)為y千元，則y＝0.82π60tanα+0.92π60tan（45°﹣α）＝96πtanα+108π，

設(shè)1+tanα＝x，則tanα＝x﹣1，且1＜x＜2．

∴y＝96π（x﹣1）+108π（）＝12π（8x+﹣17）≥84π≈263.8，

當(dāng)且僅當(dāng)8x＝即x＝時(shí)取等號(hào)，

當(dāng)x＝時(shí)，tanα＝，∴α≈26.6°，2α≈53.2°．

∴當(dāng)∠BAD為53.2°時(shí)，觀景步道造價(jià)最低，最低造價(jià)為263.8千元．