某农场有一块农田,如图所示,它的边界由圆的一段圆弧(为此圆弧的中点)和线段构成。已知圆的半径为米,点到的距离为米。现规划在此农田上修建两个温室大棚,大棚内的地块形状为矩形,大棚内的地块形状为,要求,均在线段上,,均在圆弧上。设与所成的角为。
(1)用分别表示矩形和的面积,并确定的取值范围;
(2)若大棚内种植甲种蔬菜,大棚内种植乙种蔬菜,且甲、乙两种蔬菜的单位面积年产值之比为。求当为何值时,能使甲、乙两种蔬菜的年总产值最大。
(1)过作于点,连结,延长交于点。
则,,,,,
所以,,
点到的距离为。
所以,
。
因为,即,
又因为、不与重合,即,
所以。
答:矩形的面积为平方米,的面积为平方米,的取值范围是。
(2)设年总产值为,甲种蔬菜单位面积年产值为,乙种蔬菜单位面积年产值为(),
则有,
设,
则。
由(1)知,
所以令,有,解得 ,
当时,,单调递增;当时,,单调递减,
所以当时,取最大值,最大,此时。
答:当时,能使甲、乙两种蔬菜的年总产值最大。
本题主要考查三角函数及导数在研究函数中的应用。
(1)根据平面几何的相关知识用三角函数将矩形和的面积表示出来即可,再根据和、不与重合得到。
(2)根据题意设甲、乙两种蔬菜单位面积年产值分别为、,再根据(1)中表示出来的大棚面积,得到总产值,利用导数研究函数,得到当时,取最大值,即年总产值最大。