Question

如图①，一条宽为l km的两平行河岸有村庄A和供电站C，村庄B与A、C的直线距离都是2km，BC与河岸垂直，垂足为D．现要修建电缆，从供电站C向村庄A、B供电．修建地下电缆、水下电缆的费用分别是2万元/km、4万元/km
（Ⅰ）已知村庄A与B原来铺设有旧电缆仰，需要改造，旧电缆的改造费用是0.5万元/km．现决定利用旧电缆修建供电线路，并要求水下电缆长度最短，试求该方案总施工费用的最小值．
（Ⅱ）如图②，点E在线段AD上，且铺设电缆的线路为CE、EA、EB．若∠DCE=θ （0≤θ≤），试用θ表示出总施工费用y（万元）的解析式，并求y的最小值．

Answer

（Ⅰ）由已知可得△ABC为等边三角形．因为CD⊥AD，所以水下电缆的最短线路为CD．过D作DE⊥AB于E，可知地下电缆的最短线路为DE、AB．由此能求出该方案的总费用．
（Ⅱ）因为∠DCE=θ，0≤θ，所以CE=EB=，ED=tanθ，AE=-tanθ．（7分）则y=2×+2，令，则g′（θ）=，由此能求出施工总费用的最小值．
（本小题满分13分）
【解析】
（Ⅰ）由已知可得△ABC为等边三角形．
因为CD⊥AD，所以水下电缆的最短线路为CD．
过D作DE⊥AB于E，可知地下电缆的最短线路为DE、AB．（3分）
又CD=1，DE=，AB=2，
故该方案的总费用为
1×4++2×0.5=5+．（万元）            …（6分）
（Ⅱ）因为∠DCE=θ，0≤θ，
所以CE=EB=，ED=tanθ，AE=-tanθ．（7分）
则y=×4+×2+（-tanθ）×2
=2×+2，（9分）
令，
则g′（θ）=
=，（10分）
因为0，所以0，
记，，
当0，即0≤θ＜θ1时，g′（θ）＜0，
当，即时，g′（x）＞0，
所以g（θ）min=g（θ1）==2，
从而y≥4+2，（12分）
此时ED=tanθ1=，
因此施工总费用的最小值为（4+2）万元，其中ED=．（13分）