某地准备在山谷中建一座桥梁,桥址位置的竖直截面图如图所示:谷底在水平线上,桥与MN平行,为铅垂线(在上),经测量,左侧曲线上任一点到的距离(米)与到的距离(米)之间满足关系式,右侧曲线上任一点到的距离(米)与到的距离(米)之间满足关系式。已知点到的距离为米。
(1)求桥的长度。
(2)计划在谷底两侧建造平行于的桥墩和,且为米,其中,在上(不包括端点)。桥墩每米造价(万元),桥墩每米造价(万元)(),问为多少米时,桥墩与的总造价最低?
(1)由题可得,即,
因为点到的距离与点到的距离满足,
所以(米),
所以点到的距离为米,
令,则可得点到的距离满足:,解得(米),
所以(米)。
(2)设,则,,
则点到的距离为,
令,则此时,
则,
则的造价为:,
因为,则点到的距离为,
设与的造价和为,
则
,。
所以,
令,解得,令解得,
所以函数在上单调递增,在上单调递减,
所以当时,有极小值,也是最小值,
综上所述,当为米时,和的总造价最低。
本题主要考查导数在研究函数中的应用。
(1)设,分别到的距离为和,利用题中已知两个关系式,分别求出和即可求解的长度。
(2)设的长度为,并用表示,利用与的值求出和,从而求出和的表达式,然后列出和的造价,加和,求导,求最值,即可求出答案。