问题
解答题
有一椭圆形溜冰场,长轴长100 m,短轴长60 m,现要在这个溜冰场上划定一个各顶点都在溜冰场边界上的矩形区域,且使这个区域的面积最大,应把这个矩形的顶点定位在?这时矩形的周长是多少?
答案
解:分别以椭圆的长轴、短轴各自所在的直线为x 轴和y 轴,建立如图所示的平面直角坐标系xOy ,设矩形ABCD 的各顶点都在椭圆上.
因为矩形的各顶点都在椭圆上,而矩形是中心对称图形,又是以过对称中心且垂直其一边的直线为对称轴的轴对称图形,所以矩形ABCD关于原点O及x轴,y轴都对称,
已知椭圆的长轴长2a=100 m,短轴长2b=60 m,
则椭圆的方程为
设顶点A的坐标为(x0,y0),x0>0,y0>0,
则,得
根据矩形ABCD的对称性,可知它的面积S=4x0y0.
由于
∴当时,
取得最大值,此时S也取得最大值.
这时
矩形ABCD的周长为4(x0+y0)=(m).
因此,在椭圆形溜冰场的两侧分别画一条与短轴平行且与短轴相距m(约35. 36m)的直线,这两条直线与椭圆的交点就是所划定的矩形区域的顶点;这个矩形区域的周长为
m(约226.27 m).