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如图,某隧道设计为双向四车道,车道总宽22米,要求通行车辆限高4.5米,隧道全长...

manfen5.com 满分网如图,某隧道设计为双向四车道,车道总宽22米,要求通行车辆限高4.5米,隧道全长2.5千米,隧道的拱线近似地看成半个椭圆形状.
(1)若最大拱高h为6米,则隧道设计的拱宽l是多少?
(2)若最大拱高h不小于6米,则应如何设计拱高h和拱宽l,才能使半个椭圆形隧道的土方工程量最最小?(半个椭圆的面积公式为manfen5.com 满分网,柱体体积为:底面积乘以高.本题结果精确到0.1米)
(1)根据题意,建立坐标系,可得P的坐标并设出椭圆的方程,将b=h=6与点P坐标代入椭圆方程,得,依题意,可得l=2a,计算可得答案; (2)根据题意,设椭圆方程为,将(11,4.5)代入方程可得,结合基本不等式可得,分析可得当ab≥99且l=2a,h=b时,,进而分析可得答案. 【解析】 (1)如图建立直角坐标系,则点P(11,4.5), 椭圆方程为. 将b=h=6与点P坐标代入椭圆方程, 得, 此时此时 因此隧道的拱宽约为33.3米; (2)由椭圆方程, 根据题意,将(11,4.5)代入方程可得. 因为 即ab≥99且l=2a,h=b, 所以 当S取最小值时, 有, 得, 此时,h=b≈6.4 故当拱高约为6.4米、拱宽约为31.1米时,土方工程量最小.
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考点分析:
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