6.一家货物公司计划租地建造仓库储存货物,经过市场调查了解到下列信息:每月土地占地费y_(1)(单位:万元)与仓库到车站的距离x(单位:km)成反比,每月库存货物费y_(2)(单位:万元)与x成正比;若在距离车站10km处建仓库,则y_(1)和y_(2)分别为2万元和8万元.这家公司应该把仓库建在距离车站多少千米处,才能使两项费用之和最小?
题目解答
答案
解析
考查要点:本题主要考查反比例函数与正比例函数的建立,以及利用均值不等式(或导数)求最小值的应用能力。
解题核心思路:
- 根据题意,分别建立土地占地费$y_1$与距离$x$的反比例关系,库存货物费$y_2$与$x$的正比例关系。
- 利用已知条件确定比例系数$k_1$和$k_2$,写出总费用函数$y = y_1 + y_2$。
- 通过均值不等式或导数法,找到总费用最小的$x$值。
破题关键点:
- 正确建立函数关系是基础,需注意反比例与正比例的表达形式。
- 均值不等式的应用条件(两项均为正数且相等时取最小值)或导数求极值的步骤是解题的核心。
建立费用函数
-
土地占地费$y_1$:与$x$成反比,设$y_1 = \frac{k_1}{x}$。
当$x=10$时,$y_1=2$,代入得:
$2 = \frac{k_1}{10} \implies k_1 = 20.$
因此,$y_1 = \frac{20}{x}$。 -
库存货物费$y_2$:与$x$成正比,设$y_2 = k_2 x$。
当$x=10$时,$y_2=8$,代入得:
$8 = k_2 \cdot 10 \implies k_2 = \frac{4}{5}.$
因此,$y_2 = \frac{4}{5}x$。 -
总费用函数:
$y = y_1 + y_2 = \frac{20}{x} + \frac{4}{5}x.$
求最小值
方法一:均值不等式
根据算术-几何均值不等式:
$\frac{\frac{20}{x} + \frac{4}{5}x}{2} \geq \sqrt{\frac{20}{x} \cdot \frac{4}{5}x}.$
化简得:
$\frac{20}{x} + \frac{4}{5}x \geq 8.$
当且仅当$\frac{20}{x} = \frac{4}{5}x$时取等号,解得:
$x = 5.$
方法二:导数法
对$y = \frac{20}{x} + \frac{4}{5}x$求导:
$y' = -\frac{20}{x^2} + \frac{4}{5}.$
令$y' = 0$,解得:
$-\frac{20}{x^2} + \frac{4}{5} = 0 \implies x = 5.$
二阶导数验证:
$y'' = \frac{40}{x^3} > 0 \quad (x > 0),$
说明$x=5$是极小值点。