如图,由题意知,只有点C位于线段AD上某一适当位置时,才能使总费用最省,设点C距点D为x km,则BC==,又设总的水管费用为y元,依题意有y=3a(50-x)+5a(0
∴y′=-3a+.令y′=0,解得x=30,(x=-30舍去)
在(0,50)上,y只有一个极值点,根据问题的实际意义,函数在x=30处取得最小值,此时AC=50-x=20 (km).
∴供水站建在A、D之间距甲厂20 km处,可使水管费用最省.
规律方法 用料最省问题是日常生活中常见的问题之一,解决这类问题要明确自变量的意义以及最值问题所研究的对象,正确书写函数表达式,准确求导,结合实际作答.
跟踪演练1 一艘轮船在航行中每小时的燃料费和它的速度的立方成正比.已知速度为每小时10海里时,燃料费是每小时6元,而其他与速度无关的费用是每小时96元,问轮船的速度是多少时,航行1海里所需的费用总和最小?
解 设速度为每小时v海里的燃料费是每小时p元,那么由题设的比例关系得p=k·v3,其中k为比例系数(k≠0),它可以由v=10,p=6求得,即k==0.006,于是有p=0.006v3.
又设当船的速度为每小时v海里时,航行1海里所需的总费用为q元,那么每小时所需的总费用是0.006v3+96(元),而航行1海里所需时间为小时,所以,航行1海里的总费用为:
q=(0.006v3+96)=0.006v2+.
q′=0.012v-=(v3-8 000),
令q′=0,解得v=20.∵当v<20时,q′<0;
当v>20时,q′>0,
∴当v=20时,q取得最小值,
即速度为20海里/时时,航行1海里所需费用总和最小.
要点二 面积、容积的最值问题
例2 如图,要设计一张矩形广告,该广告含有大小相等的左右两个矩形栏目(即图中阴影部分),这两栏的面积之和为18 000 cm2,四周空白的宽度为10 cm,两栏之间的中缝空白的宽度为5 cm.怎样确定广告的高与宽的尺寸(单位:cm),能使矩形广告面积最小?