题目
38.拟建一个容积为V的长方体水池,设它的底为正方形,如果池底单位面积的造价是四周单位面积-|||-造价的2倍,试将总造价表示成底边长的函数,并确定此函数的定义域.

题目解答
答案

解析
考查要点:本题主要考查函数建模与实际问题中的定义域确定,涉及几何体的体积、表面积计算及分段费用的叠加。
解题核心思路:
- 设定变量:以底边长$x$为自变量,表示水池深度、底面积、侧面积。
- 分项计算费用:分别计算池底和四周的造价,注意池底单位造价是四周的2倍。
- 总造价叠加:将池底和四周的造价相加,得到总造价函数。
- 确定定义域:根据实际问题中长度的物理意义,确定$x$的取值范围。
破题关键点:
- 正确表达深度:通过体积公式$V = x^2 h$,解出深度$h = \dfrac{V}{x^2}$。
- 区分单位造价:池底造价为$2a$,四周造价为$a$,分别对应底面积和侧面积的计算。
步骤1:设定变量与深度表达式
设底边长为$x$,则底面积为$x^2$,水池深度为$h = \dfrac{V}{x^2}$。
步骤2:计算池底造价
池底单位面积造价为$2a$,总造价为:
$2a \cdot x^2 = 2a x^2.$
步骤3:计算四周造价
四周每个侧面的面积为$x \cdot h = x \cdot \dfrac{V}{x^2} = \dfrac{V}{x}$,四个侧面总面积为:
$4 \cdot \dfrac{V}{x} = \dfrac{4V}{x}.$
四周单位面积造价为$a$,总造价为:
$a \cdot \dfrac{4V}{x} = \dfrac{4aV}{x}.$
步骤4:总造价函数
总造价$P$为池底与四周造价之和:
$P = 2a x^2 + \dfrac{4aV}{x} = 2a \left( x^2 + \dfrac{2V}{x} \right).$
步骤5:确定定义域
底边长$x$必须满足:
- $x > 0$(长度为正);
- 深度$h = \dfrac{V}{x^2}$存在($x \neq 0$)。
因此定义域为:
$0 < x < +\infty.$