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简答题

请按照已知条件描述,写出相应的数学问题。

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答案:

解析:

① 首先确定抛物线$y = 1 - x^{2}$与x轴的交点A,B。令$y = 0$,得到$x = \pm 1$,所以交点A,B的坐标分别为$A(-1, 0)$和$B(1, 0)$。

接着,考虑等腰梯形ABCD的面积。等腰梯形ABCD的上底CD长度为2x,下底AB长度为$\sqrt{1 - x^{2}} + \sqrt{1 - x^{2}} = 2\sqrt{1 - x^{2}}$(由直角三角形的三边关系得到)。高为$\sqrt{1 - x^{2}}$(也是三角形OAB的高)。因此,梯形面积$S(x)$的表达式为:

$S(x) = \frac{1}{2}(上底 + 下底) \times 高 = \frac{1}{2}(x + \sqrt{1 - x^{2}})^{2} + \frac{1}{2} \times 2x \times \sqrt{1 - x^{2}}$。

② 为了求$S(x)$的最大值,我们可以考虑将表达式简化。经过简化,得到:

$S(x) = \frac{1}{4}(x^{2} + 3\sqrt{1 - x^{2}} + 1)$。考虑到$\sqrt{1 - x^{2}}$的取值范围在$[0, 1]$,我们可以进一步转化表达式为关于$\sin\theta$的形式来求最大值。令$\sin\theta = \sqrt{1 - x^{2}}$,则:

$S(\theta) = \frac{3}{4}((\sin\theta)^{2} + \cos\theta)$。根据三角函数的性质求导后找到最大值点,得到当$\theta = \frac{\pi}{3}$时,即$x = \frac{\sqrt{3}}{3}$时,$S(x)$取得最大值$\frac{9}{4}$。

创作类型:
原创

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