[核心必知]
1．预习教材，问题导入
根据以下提纲，预习教材P101～P104的内容，回答下列问题．
某厂家计划用一种材料生产一种盛500 mL溶液的圆柱形易拉罐．
(1)生产这种易拉罐，如何计算材料用的多少呢？
提示：计算出圆柱的表面积即可．
(2)如何制作使用材料才能最省？
提示：要使用料最省，只需圆柱的表面积最小．可设圆柱的底面半径为x，列出圆柱表面积S＝2πx2＋(x＞0)，求S最小时，圆柱的半径、高即可．
2．归纳总结，核心必记
(1)优化问题
生活中经常遇到求利润最大、用料最省、效率最高等问题，这些问题通常称为优化问题．
(2)解决优化问题的基本思路
[问题思考]
在实际问题中，如果在定义域内函数只有一个极值点，则函数在该点处取最值吗？
提示：根据函数的极值与单调性的关系可以判断，函数在该点处取最值，并且极小值点对应最小值，极大值点对应最大值．
[课前反思]
(1)生活中的优化问题主要涉及哪些问题？
；
(2)解决优化问题的基本思路是什么？
.
知识点1
面积、体积的最值问题
?讲一讲
1．某市在市内主干道北京路一侧修建圆形休闲广场．如图，圆形广场的圆心为O，半径为100 m，并与北京路一边所在直线l相切于点M.点A为上半圆弧上一点，过点A作l的垂线，垂足为点B.市园林局计划在△ABM内进行绿化．设△ABM的面积为S(单位：m2)，∠AON＝θ(单位：弧度)．
(1)将S表示为θ的函数；
(2)当绿化面积S最大时，试确定点A的位置，并求最大面积．
[尝试解答] (1)BM＝AOsin θ＝100sin θ，
AB＝MO＋AOcos θ＝100＋100cos θ，θ∈(0，π)．
则S＝MB·AB＝×100sin θ×(100＋100cos θ)
＝5 000(sin θ＋sin θcos θ)，θ∈(0，π)．
(2)S′＝5 000(2cos2θ＋cos θ－1)
＝5 000(2cos θ－1)(cos θ＋1)．
令S′＝0，
得cos θ＝或cos θ＝－1(舍去)，
此时θ＝.
当θ变化时，S′，S的变化情况如下表：
θ
S′
＋
0
－
S
?
极大值
?
所以，当θ＝时，S取得最大值Smax＝3 750 m2，此时AB＝150 m，即点A到北京路一边l的距离为150 m.
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(1)平面图形中的最值问题一般涉及线段、三角形、四边形等图形，主要研究与面积相关的最值问题，一般将面积用变量表示出来后求导数，求极值，从而求最值．
(2)立体几何中的最值问题往往涉及空间图形的表面积、体积，在此基础上解决与实际相关的问题．解决此类问题必须熟悉简单几何体的表面积与体积公式，如果已知图形是由简单几何体组合而成，则要分析其组合关系，将图形进行拆分或组合，以便简化求值过程．
?练一练
1．请你设计一个帐篷．如图所示，它的正视图和侧视图都是由矩形和三角形构成的图形，俯视图是正六边形及其中心与顶点的连线构成的图形，试问，当帐篷的顶点到底面中心的距离为多少时，帐篷的体积最大？并求出最大体积．
解：依题意，该帐篷的下部的形状是高为1 m的正六棱柱，上部的形状是侧棱长为3 m的正六棱锥，如图所示．
设帐篷的顶点为O，底面中心为O1，OO1为x m，帐篷的体积为V(x) m3，且1由题设可得正六棱锥的底面边长为＝(m)，
故底面正六边形的面积为6×()2＝(8＋2x－x2)(m2)，故V(x)＝(8＋2x－x2)·＝(16＋12x－x3)，则V′(x)＝(12－3x2)．
令V′(x)＝0，解得x1＝2，x2＝－2(舍去)．
当10，V(x)为增函数；当2所以当x＝2时，V(x)取得最大值，且最大值为V(2)＝16.
综上可得，当帐篷的顶点到底面中心的距离为2 m时，帐篷的体积最大，最大体积为16 m3.
知识点2
成本最低(费用最省)问题
?讲一讲
2．为了在夏季降温和冬季供暖时减少能源损耗，房屋的屋顶和外墙需要建造隔热层．某幢建筑物要建造可使用20年的隔热层，每厘米厚的隔热层建造成本为6万元．该建筑物每年的能源消耗费用C(单位：万元)与隔热层厚度x(单位：cm)满足关系：C(x)＝(0≤x≤10)，若不建隔热层，每年能源消耗费用为8万元，设f(x)为隔热层建造费用与20年的能源消耗费用之和．
(1)求k的值及f(x)的表达式；
(2)隔热层修建多厚时，总费用f(x)达到最小，并求最小值．
[尝试解答] (1)由题设，隔热层厚度为x cm，每年能源消耗费用为C(x)＝，
再由C(0)＝8，得k＝40，
因此C(x)＝.
而建造费用为C1(x)＝6x.
最后得隔热层建造费用与20年的能源消耗费用之和为
f(x)＝20C(x)＋C1(x)＝20×＋6x＝＋6x(0≤x≤10)．
(2)f′(x)＝6－，
令f′(x)＝0，即＝6，
解得x＝5，x＝－(舍去)．
当0≤x<5时，f′(x)<0，
当50，
故x＝5是f(x)的最小值点，
对应的最小值为f(5)＝6×5＋＝70.
所以，当隔热层修建5 cm厚时，总费用达到最小值70万元．
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实际生活中用料最省、费用最低、损耗最小、最节省时间等都需要利用导数求解相应函数的最小值，此时根据f′(x)＝0求出极值点(注意根据实际意义舍去不合适的极值点)后，函数在该点附近满足左减右增，则此时唯一的极小值就是所求函数的最小值．
?练一练
2．已知A，B两地相距200千米，一只船从A地逆水航行到B地，水速为8千米/时，船在静水中的航行速度为v千米/时，(8解：设船每小时航行所需的燃料费为y1元，比例系数为k(k>0)，则y1＝kv2.∵当v＝12时，y1＝720，∴720＝k·122，得k＝5.
设全程燃料费为y元，由题意，得y＝y1·＝，
∴y′＝＝.
令y′＝0，解得v＝0(舍去)或v＝16.
若v0≥16，当v∈(8,16)时，y′<0，y为减函数；当v∈(16，v0]时，y′>0，y为增函数．故v＝16(千米/时)时，y取得极小值，也是最小值，此时全程燃料费最省．
若v0<16，当v∈(8，v0]时，y′<0，y在(8，v0]上为减函数；当v∈[v0,16)时，y′>0，y在[v0,16)上为增函数．
故当v＝v0时，y取得极小值，也是最小值，此时全程燃料费最省．
综上可得，若v0≥16，则当v＝16(千米/时)时，全程燃料费最省；若v0<16，则当v＝v0时，全程燃料费最省．
知识点3
利润最大问题
?讲一讲
3．某厂生产某种电子元件，如果生产出一件正品，可获利200元，如果生产出一件次品，则损失100元．已知该厂制造电子元件过程中，次品率p与日产量x的函数关系是：p＝(x∈N*)．
(1)将该厂的日盈利额T(元)表示为日产量x(件)的函数；
(2)为获最大盈利，该厂的日产量应定为多少件？
[尝试解答] (1)因为次品率p＝，
所以当每天生产x件时，有x·件次品，
有x件正品．
所以T＝200x·－100x·
＝25·(x∈N*)．
(2)T′＝－25·，
由T′＝0，得x＝16或x＝－32(舍去)．
当00；
当x>16时，T′<0;
所以当x＝16时，T最大，
即该厂的日产量定为16件，能获得最大盈利．
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解决此类有关利润的实际应用题，应灵活运用题设条件，建立利润的函数关系，常见的基本等量关系有(1)利润＝收入－成本；(2)利润＝每件产品的利润×销售件数．
?练一练
3．某商场销售某种商品的经验表明，该商品每日的销售量y(单位：千克)与销售价格x(单位：元/千克)满足关系式y＝＋10(x－6)2，其中3＜x＜6，a为常数．已知销售价格为5元/千克时，每日可售出该商品11千克．
(1)求a的值；
(2)若该商品的成本为3元/千克，试确定销售价格x的值，使商场每日销售该商品所获得的利润最大．
解：(1)因为x＝5时，y＝11，所以＋10＝11，a＝2.
(2)由(1)可知，该商品每日的销售量
y＝＋10(x－6)2，
所以商场每日销售该商品所获得的利润
f(x)＝(x－3)
＝2＋10(x－3)(x－6)2,3＜x＜6.
从而，f′(x)＝10[(x－6)2＋2(x－3)(x－6)]
＝30(x－4)(x－6)．
于是，当x变化时，f′(x)，f(x)的变化情况如下表：
x
(3,4)
4
(4,6)
f′(x)
＋
0
－
f(x)
?
极大值42
?
由上表可得，x＝4是函数f(x)在区间(3,6)内的极大值点，也是最大值点．
所以，当x＝4时，函数f(x)取得最大值，且最大值等于42，即当销售价格为4元/千克时，商场每日销售该商品所获得的利润最大．
——————————[课堂归纳·感悟提升]———————————————————
1．本节课的重点是利用导数解决生活中的优化问题．
2．本节课要重点掌握的规律方法
(1)利用导数解决面积、体积的最值问题，见讲1；
(2)利用导数解决成本最低(费用最省)问题，见讲2；
(3)利用导数解决利润最大问题，见讲3.
3．在利用导数解决生活中的优化问题时，要注意函数的定义域应使实际问题有意义，这也是本节课的易错点．
课下能力提升(十九)
[学业水平达标练]
题组1 面积、体积的最值问题
1．如果圆柱轴截面的周长l为定值，则体积的最大值为( )
A.3π B.3π
C.3π D.3π
解析：选A 设圆柱的底面半径为r，高为h，体积为V，则4r＋2h＝l，
∴h＝，V＝πr2h＝πr2l－2πr3.
则V′＝lπr－6πr2，
令V′＝0，得r＝0或r＝，而r>0，
∴r＝是其唯一的极值点．
当r＝时，V取得最大值，最大值为3π.
2．请你设计一个包装盒．如图所示，ABCD是边长为60 cm的正方形硬纸片，切去阴影部分所示的四个全等的等腰直角三角形，再沿虚线折起，使得A，B，C，D四个点重合于图中的点P，正好形成一个正四棱柱形状的包装盒．E、F在AB上，是被切去的一个等腰直角三角形斜边的两个端点．设AE＝FB＝x(cm)．
(1)若广告商要求包装盒的侧面积S(cm2)最大，试问x应取何值？
(2)某厂商要求包装盒的容积V(cm3)最大，试问x应取何值？并求出此时包装盒的高与底面边长的比值．
解：设包装盒的高为h(cm)，底面边长为a(cm)．
由已知得a＝x，h＝＝(30－x)，0＜x＜30.
(1)S＝4ah＝8x(30－x)＝－8(x－15)2＋1 800，
所以当x＝15时，S取得最大值．
(2)V＝a2h＝2(－x3＋30x2)，V′＝6x(20－x)．
由V′＝0得x＝0(舍)或x＝20.
当x∈(0,20)时，V′＞0；
当x∈(20,30)时，V′＜0.
所以当x＝20时，V取得极大值，也是最大值．
此时＝，即包装盒的高与底面边长的比值为.
题组2 成本最低(费用最省)问题
3．做一个容积为256 m3的方底无盖水箱，所用材料最省时，它的高为( )
A．6 m B．8 m C．4 m D．2 m
解析： 选C 设底面边长为x m，高为h m，则有x2h＝256，所以h＝.所用材料的面积设为S m2，则有S＝4x·h＋x2＝4x·＋x2＝＋x2.S′＝2x－，令S′＝0，得x＝8，因此h＝＝4(m)．
4．某公司一年购买某种货物2 000吨，每次都购买x吨，运费为4万元/次，一年的总存储费为x2万元，要使一年的总运费与总存储费用之和最小，则x＝________.
解析：设该公司一年内总共购买n次货物，则n＝，总运费与总存储费之和f(x)＝4n＋x2＝＋x2，
令f′(x)＝x－＝0，解得x＝20.
且当020时f′(x)>0，故x＝20时，f(x)最小．
答案：20
5.
某单位用木料制作如图所示的框架，框架的下部是边长分别为x，y(单位：m)的矩形，上部是等腰直角三角形，要求框架围成的总面积为8 m2，求x，y分别为多少时用料最省？(精确到0.001 m)
解：依题意有xy＋x·＝8，∴y＝－(0框架用料总长度L(x)＝2x＋2y＋2·＝x＋，
则L′(x)＝＋－.令L′(x)＝0，即＋－＝0，解得x1＝8－4，x2＝4－8(舍去)．
当0当8－40.
∴当x＝8－4时，L(x)取得最小值，此时x＝8－4≈2.343(m)，y＝2≈2.828(m)．
故当x为2.343m，y为2.828m时，用料最省．
题组3 利润最大问题
6．已知某生产厂家的年利润y(单位：万元)与年产量x(单位：万件)的函数关系式为y＝－x3＋81x－234，则使该生产厂家获取最大年利润的年产量为( )
A．13万件 B．11万件 C．9万件 D．7万件
解析：选C 因为y′＝－x2＋81，所以当∈(9，＋∞)时，y′<0；当x∈(0,9)时，y′>0，所以函数y＝－x3＋81x－234在(9，＋∞)上单调递减，在(0,9)上单调递增，所以x＝9时函数取最大值．
7．某商场从生产厂家以每件20元购进一批商品，若该商品零售价定为p元，销售量为Q件，则销售量Q与零售价p有如下关系：Q＝8 300－170p－p2.则最大毛利润为(毛利润＝销售收入—进货支出)( )
A．30 元 B．60 元 C．28 000 元 D．23 000 元
解析：选D 设毛利润为L(p)，由题意知
L(p)＝pQ－20Q＝Q(p－20)
＝(8 300－170p－p2)(p－20)
＝－p3－150p2＋11 700p－166 000，
所以L′(p)＝－3p2－300p＋11 700.
令L′(p)＝0，解得p＝30或p＝－130(舍去)．
此时，L(30)＝23 000.
因为在p＝30附近的左侧L′(p)>0，右侧L′(p)<0，
所以L(30)是极大值，根据实际问题的意义知，L(30)是最大值，即零售价定为每件30 元时，最大毛利润为23 000元．
8．某银行准备新设一种定期存款业务，经预测，存款量与存款利率的平方成正比，比例系数为k(k>0)，贷款的利率为0.048，假设银行吸收的存款能全部放贷出去．若存款利率为x(x∈(0,0.048))，为使银行获得最大收益，则存款利率应定为________．
解析：存款利率为x，依题意：存款量是kx2，银行应支付的利息是kx3，贷款的收益是0.048kx2，x∈(0,0.048)．所以银行的收益是y＝0.048kx2－kx3(00；当0.032答案：0.032
9．某分公司经销某种品牌产品，每件产品的成本为3元，并且每件产品需向总公司交4元的管理费，预计当每件产品的售价为x元(8≤x≤11)时，一年的销售量为(12－x)2万件．
(1)求分公司一年的利润L(万元)与每件产品的售价x之间的函数关系式；
(2)当每件产品的售价为多少元时，分公司一年的利润L最大？并求出L的最大值．
解：(1)分公司一年的利润L(万元)与售价x之间的关系为：
L(x)＝(x－3－4)(12－x)2＝(x－7)(12－x)2，
即L(x)＝(x－7)(12－x)2，其中x∈[8,11]．
(2)由于L(x)＝(x－7)(12－x)2，
∴L′(x)＝(12－x)2＋(x－7)·2(12－x)·(－1)
＝(12－x)(12－x－2x＋14)＝(12－x)(26－3x)，
令L′(x)＝0得x＝12或x＝，
由于x∈[8,11]，所以取x＝，
当x∈时，L′(x)>0；x∈时，L′(x)<0，
所以当x＝时，L(x)在[8,11]上取到极大值，也是最大值，
L＝(万元)．
故当每件售价为元时，公司一年的利润L最大，最大利润是万元．
[能力提升综合练]
1．将8分为两个非负数之和，使两个非负数的立方和最小，则应分为( )
A．2和6 B．4和4
C．3和5 D．以上都不对
解析：选B 设一个数为x，则另一个数为8－x，则其立方和y＝x3＋(8－x)3＝83－192x＋24x2(0≤x≤8)，y′＝48x－192.令y′＝0，即48x－192＝0，解得x＝4.当0≤x<4时，y′<0；当40.所以当x＝4时，y最小．
2．设底为等边三角形的直棱柱的体积为V，那么其表面积最小时，底面边长为( )
A. B. C. D．2
解析：选C 设底面边长为x，高为h，
∴x2·h＝V，∴h＝＝.
∴S表＝2·x2＋3x·h＝x2＋，
S′(x)＝x－，令S′(x)＝0可得x＝，x3＝4V，x＝.
当0时，S′(x)>0，
∴当x＝时，S(x)最小．
3．某厂要围建一个面积为512 m2的矩形堆料场，一边可以利用原有的墙壁，其他三边要砌新墙，当砌新墙所用的材料最省时，堆料场的长和宽分别为( )
A．32 m,16 m B．30 m,15 m
C．40 m,20 m D．36 m,18 m
解析：选A 设建堆料场与原墙平行的一边边长为x m，其他两边边长为y m，则xy＝512，堆料场的周长l＝x＋2y＝＋2y(y>0)，令l′＝－＋2＝0，解得y＝16(另一负根舍去)，当016时，l′>0，所以当y＝16时，函数取得极小值，也就是最小值，此时x＝＝32.
4．某公司生产一种产品，固定成本为20 000元，每生产一单位的产品，成本增加100元，若总收入R与年产量x(0≤x≤390)的关系是R(x)＝－＋400x(0≤x≤390)，则当总利润最大时，每年生产的产品单位数是( )
A．150 B．200 C．250 D．300
解析：选D 由题意可得总利润P(x)＝－＋300x－20 000，0≤x≤390，由P′(x)＝－＋300＝0，得x＝300.当0≤x<300时，P′(x)>0；当3005．要做一个圆锥形的漏斗，其母线长为20 cm，要使其体积最大，则高为________cm.
解析：设高为h，则底面半径r＝，0由V′＝π－πh2＝0得h2＝，h＝或h＝－(舍去)，因为当00，当h>时，V′<0，所以当h＝时，V最大．
答案：
6．如图，内接于抛物线y＝1－x2的矩形ABCD，其中A，B在抛物线上运动，C，D在x轴上运动，则此矩形的面积的最大值是________．
解析：设CD＝x，则点C坐标为，
点B坐标为，
∴矩形ACBD的面积
S＝f(x)＝x·
＝－＋x，x∈(0,2)．
由f′(x)＝－x2＋1＝0，
得x1＝－(舍)，x2＝，
∴x∈时，f′(x)>0，f(x)是递增的，
x∈时，f′(x)<0，f(x)是递减的，
∴当x＝时，f(x)取最大值.
答案：
7．某工厂共有10台机器，生产一种仪器元件，由于受生产能力和技术水平等因素限制，会产生一定数量的次品．根据经验知道，每台机器产生的次品数P(万件)与每台机器的日产量x(万件)(4≤x≤12)之间满足关系：P ＝0.1x2－3.2 ln x＋3.已知每生产1万件合格的元件可以盈利2万元，但每生产1万件次品将亏损1万元．(利润＝盈利－亏损)
(1)试将该工厂每天生产这种元件所获得的利润y(万元)表示为x的函数；
(2)当每台机器的日产量x(万件)为多少时所获得的利润最大，最大利润为多少？
解：(1)由题意得，所获得的利润为
y＝10[2(x－P)－P]＝20x－3x2＋96ln x－90(4≤x≤12)．
(2)由(1)知，y′＝＝.
当4≤x<6时，y′＞0，函数在[4,6)上为增函数；当6故当每台机器的日产量为6万件时所获得的利润最大，最大利润为(96ln 6－78)万元．
8．某山区外围有两条相互垂直的直线型公路，为进一步改善山区的交通现状，计划修建一条连接两条公路的山区边界的直线型公路，记两条相互垂直的公路为l1，l2，山区边界曲线为C，计划修建的公路为l，如图所示，M，N为C的两个端点，测得点M到l1，l2的距离分别为5千米和40千米，点N到l1，l2的距离分别为20千米和2.5千米，以l1，l2所在的直线分别为y，x轴，建立平面直角坐标系xOy，假设曲线C符合函数y＝(其中a，b为常数)模型．
(1)求a，b的值；
(2)设公路l与曲线C相切于P点，P的横坐标为t.
①请写出公路l长度的函数解析式f(t)，并写出其定义域；
②当t为何值时，公路l的长度最短？求出最短长度．
解：(1)由题意知，M点的坐标为(5,40)，N点的坐标为(20,2.5)，代入曲线C的方程y＝，
可得
解得
(2)①由(1)知曲线C的方程为
y＝(5≤x≤20)，y′＝－，
所以y′x＝t＝－即为l的斜率．
又当x＝t时，y＝，
所以P点的坐标为，
所以l的方程为
y－＝－(x－t)．
令x＝0，得y＝；
令y＝0，得x＝t.
所以f(t)＝，其中5≤t≤20.
②由①知f(t)＝，其中5≤t≤20.令g(t)＝2＋2＝t2＋，
所以g′(t)＝t－＝·
＝·.因为5≤t≤20，令g′(t)<0，得5≤t＜10；令g′(t)＝0，得t＝10；g′(t)>0，得10课件28张PPT。谢谢！课下能力提升(十九)
[学业水平达标练]
题组1 面积、体积的最值问题
1．如果圆柱轴截面的周长l为定值，则体积的最大值为( )
A.3π B.3π
C.3π D.3π
解析：选A 设圆柱的底面半径为r，高为h，体积为V，则4r＋2h＝l，
∴h＝，V＝πr2h＝πr2l－2πr3.
则V′＝lπr－6πr2，
令V′＝0，得r＝0或r＝，而r>0，
∴r＝是其唯一的极值点．
当r＝时，V取得最大值，最大值为3π.
2．请你设计一个包装盒．如图所示，ABCD是边长为60 cm的正方形硬纸片，切去阴影部分所示的四个全等的等腰直角三角形，再沿虚线折起，使得A，B，C，D四个点重合于图中的点P，正好形成一个正四棱柱形状的包装盒．E、F在AB上，是被切去的一个等腰直角三角形斜边的两个端点．设AE＝FB＝x(cm)．
(1)若广告商要求包装盒的侧面积S(cm2)最大，试问x应取何值？
(2)某厂商要求包装盒的容积V(cm3)最大，试问x应取何值？并求出此时包装盒的高与底面边长的比值．
解：设包装盒的高为h(cm)，底面边长为a(cm)．
由已知得a＝x，h＝＝(30－x)，0＜x＜30.
(1)S＝4ah＝8x(30－x)＝－8(x－15)2＋1 800，
所以当x＝15时，S取得最大值．
(2)V＝a2h＝2(－x3＋30x2)，V′＝6x(20－x)．
由V′＝0得x＝0(舍)或x＝20.
当x∈(0,20)时，V′＞0；
当x∈(20,30)时，V′＜0.
所以当x＝20时，V取得极大值，也是最大值．
此时＝，即包装盒的高与底面边长的比值为.
题组2 成本最低(费用最省)问题
3．做一个容积为256 m3的方底无盖水箱，所用材料最省时，它的高为( )
A．6 m B．8 m C．4 m D．2 m
解析： 选C 设底面边长为x m，高为h m，则有x2h＝256，所以h＝.所用材料的面积设为S m2，则有S＝4x·h＋x2＝4x·＋x2＝＋x2.S′＝2x－，令S′＝0，得x＝8，因此h＝＝4(m)．
4．某公司一年购买某种货物2 000吨，每次都购买x吨，运费为4万元/次，一年的总存储费为x2万元，要使一年的总运费与总存储费用之和最小，则x＝________.
解析：设该公司一年内总共购买n次货物，则n＝，总运费与总存储费之和f(x)＝4n＋x2＝＋x2，
令f′(x)＝x－＝0，解得x＝20.
且当020时f′(x)>0，故x＝20时，f(x)最小．
答案：20
5.
某单位用木料制作如图所示的框架，框架的下部是边长分别为x，y(单位：m)的矩形，上部是等腰直角三角形，要求框架围成的总面积为8 m2，求x，y分别为多少时用料最省？(精确到0.001 m)
解：依题意有xy＋x·＝8，∴y＝－(0框架用料总长度L(x)＝2x＋2y＋2·＝x＋，
则L′(x)＝＋－.令L′(x)＝0，即＋－＝0，解得x1＝8－4，x2＝4－8(舍去)．
当0当8－40.
∴当x＝8－4时，L(x)取得最小值，此时x＝8－4≈2.343(m)，y＝2≈2.828(m)．
故当x为2.343m，y为2.828m时，用料最省．
题组3 利润最大问题
6．已知某生产厂家的年利润y(单位：万元)与年产量x(单位：万件)的函数关系式为y＝－x3＋81x－234，则使该生产厂家获取最大年利润的年产量为( )
A．13万件 B．11万件 C．9万件 D．7万件
解析：选C 因为y′＝－x2＋81，所以当∈(9，＋∞)时，y′<0；当x∈(0,9)时，y′>0，所以函数y＝－x3＋81x－234在(9，＋∞)上单调递减，在(0,9)上单调递增，所以x＝9时函数取最大值．
7．某商场从生产厂家以每件20元购进一批商品，若该商品零售价定为p元，销售量为Q件，则销售量Q与零售价p有如下关系：Q＝8 300－170p－p2.则最大毛利润为(毛利润＝销售收入—进货支出)( )
A．30 元 B．60 元 C．28 000 元 D．23 000 元
解析：选D 设毛利润为L(p)，由题意知
L(p)＝pQ－20Q＝Q(p－20)
＝(8 300－170p－p2)(p－20)
＝－p3－150p2＋11 700p－166 000，
所以L′(p)＝－3p2－300p＋11 700.
令L′(p)＝0，解得p＝30或p＝－130(舍去)．
此时，L(30)＝23 000.
因为在p＝30附近的左侧L′(p)>0，右侧L′(p)<0，
所以L(30)是极大值，根据实际问题的意义知，L(30)是最大值，即零售价定为每件30 元时，最大毛利润为23 000元．
8．某银行准备新设一种定期存款业务，经预测，存款量与存款利率的平方成正比，比例系数为k(k>0)，贷款的利率为0.048，假设银行吸收的存款能全部放贷出去．若存款利率为x(x∈(0,0.048))，为使银行获得最大收益，则存款利率应定为________．
解析：存款利率为x，依题意：存款量是kx2，银行应支付的利息是kx3，贷款的收益是0.048kx2，x∈(0,0.048)．所以银行的收益是y＝0.048kx2－kx3(00；当0.032答案：0.032
9．某分公司经销某种品牌产品，每件产品的成本为3元，并且每件产品需向总公司交4元的管理费，预计当每件产品的售价为x元(8≤x≤11)时，一年的销售量为(12－x)2万件．
(1)求分公司一年的利润L(万元)与每件产品的售价x之间的函数关系式；
(2)当每件产品的售价为多少元时，分公司一年的利润L最大？并求出L的最大值．
解：(1)分公司一年的利润L(万元)与售价x之间的关系为：
L(x)＝(x－3－4)(12－x)2＝(x－7)(12－x)2，
即L(x)＝(x－7)(12－x)2，其中x∈[8,11]．
(2)由于L(x)＝(x－7)(12－x)2，
∴L′(x)＝(12－x)2＋(x－7)·2(12－x)·(－1)
＝(12－x)(12－x－2x＋14)＝(12－x)(26－3x)，
令L′(x)＝0得x＝12或x＝，
由于x∈[8,11]，所以取x＝，
当x∈时，L′(x)>0；x∈时，L′(x)<0，
所以当x＝时，L(x)在[8,11]上取到极大值，也是最大值，
L＝(万元)．
故当每件售价为元时，公司一年的利润L最大，最大利润是万元．
[能力提升综合练]
1．将8分为两个非负数之和，使两个非负数的立方和最小，则应分为( )
A．2和6 B．4和4
C．3和5 D．以上都不对
解析：选B 设一个数为x，则另一个数为8－x，则其立方和y＝x3＋(8－x)3＝83－192x＋24x2(0≤x≤8)，y′＝48x－192.令y′＝0，即48x－192＝0，解得x＝4.当0≤x<4时，y′<0；当40.所以当x＝4时，y最小．
2．设底为等边三角形的直棱柱的体积为V，那么其表面积最小时，底面边长为( )
A. B. C. D．2
解析：选C 设底面边长为x，高为h，
∴x2·h＝V，∴h＝＝.
∴S表＝2·x2＋3x·h＝x2＋，
S′(x)＝x－，令S′(x)＝0可得x＝，x3＝4V，x＝.
当0时，S′(x)>0，
∴当x＝时，S(x)最小．
3．某厂要围建一个面积为512 m2的矩形堆料场，一边可以利用原有的墙壁，其他三边要砌新墙，当砌新墙所用的材料最省时，堆料场的长和宽分别为( )
A．32 m,16 m B．30 m,15 m
C．40 m,20 m D．36 m,18 m
解析：选A 设建堆料场与原墙平行的一边边长为x m，其他两边边长为y m，则xy＝512，堆料场的周长l＝x＋2y＝＋2y(y>0)，令l′＝－＋2＝0，解得y＝16(另一负根舍去)，当016时，l′>0，所以当y＝16时，函数取得极小值，也就是最小值，此时x＝＝32.
4．某公司生产一种产品，固定成本为20 000元，每生产一单位的产品，成本增加100元，若总收入R与年产量x(0≤x≤390)的关系是R(x)＝－＋400x(0≤x≤390)，则当总利润最大时，每年生产的产品单位数是( )
A．150 B．200 C．250 D．300
解析：选D 由题意可得总利润P(x)＝－＋300x－20 000，0≤x≤390，由P′(x)＝－＋300＝0，得x＝300.当0≤x<300时，P′(x)>0；当3005．要做一个圆锥形的漏斗，其母线长为20 cm，要使其体积最大，则高为________cm.
解析：设高为h，则底面半径r＝，0由V′＝π－πh2＝0得h2＝，h＝或h＝－(舍去)，因为当00，当h>时，V′<0，所以当h＝时，V最大．
答案：
6．如图，内接于抛物线y＝1－x2的矩形ABCD，其中A，B在抛物线上运动，C，D在x轴上运动，则此矩形的面积的最大值是________．
解析：设CD＝x，则点C坐标为，
点B坐标为，
∴矩形ACBD的面积
S＝f(x)＝x·
＝－＋x，x∈(0,2)．
由f′(x)＝－x2＋1＝0，
得x1＝－(舍)，x2＝，
∴x∈时，f′(x)>0，f(x)是递增的，
x∈时，f′(x)<0，f(x)是递减的，
∴当x＝时，f(x)取最大值.
答案：
7．某工厂共有10台机器，生产一种仪器元件，由于受生产能力和技术水平等因素限制，会产生一定数量的次品．根据经验知道，每台机器产生的次品数P(万件)与每台机器的日产量x(万件)(4≤x≤12)之间满足关系：P ＝0.1x2－3.2 ln x＋3.已知每生产1万件合格的元件可以盈利2万元，但每生产1万件次品将亏损1万元．(利润＝盈利－亏损)
(1)试将该工厂每天生产这种元件所获得的利润y(万元)表示为x的函数；
(2)当每台机器的日产量x(万件)为多少时所获得的利润最大，最大利润为多少？
解：(1)由题意得，所获得的利润为
y＝10[2(x－P)－P]＝20x－3x2＋96ln x－90(4≤x≤12)．
(2)由(1)知，y′＝＝.
当4≤x<6时，y′＞0，函数在[4,6)上为增函数；当6故当每台机器的日产量为6万件时所获得的利润最大，最大利润为(96ln 6－78)万元．
8．某山区外围有两条相互垂直的直线型公路，为进一步改善山区的交通现状，计划修建一条连接两条公路的山区边界的直线型公路，记两条相互垂直的公路为l1，l2，山区边界曲线为C，计划修建的公路为l，如图所示，M，N为C的两个端点，测得点M到l1，l2的距离分别为5千米和40千米，点N到l1，l2的距离分别为20千米和2.5千米，以l1，l2所在的直线分别为y，x轴，建立平面直角坐标系xOy，假设曲线C符合函数y＝(其中a，b为常数)模型．
(1)求a，b的值；
(2)设公路l与曲线C相切于P点，P的横坐标为t.
①请写出公路l长度的函数解析式f(t)，并写出其定义域；
②当t为何值时，公路l的长度最短？求出最短长度．
解：(1)由题意知，M点的坐标为(5,40)，N点的坐标为(20,2.5)，代入曲线C的方程y＝，
可得
解得
(2)①由(1)知曲线C的方程为
y＝(5≤x≤20)，y′＝－，
所以y′x＝t＝－即为l的斜率．
又当x＝t时，y＝，
所以P点的坐标为，
所以l的方程为
y－＝－(x－t)．
令x＝0，得y＝；
令y＝0，得x＝t.
所以f(t)＝，其中5≤t≤20.
②由①知f(t)＝，其中5≤t≤20.令g(t)＝2＋2＝t2＋，
所以g′(t)＝t－＝·
＝·.因为5≤t≤20，令g′(t)<0，得5≤t＜10；令g′(t)＝0，得t＝10；g′(t)>0，得10
