Question

如圖，某機(jī)場建在一個(gè)海灣的半島上，飛機(jī)跑道AB的長為4.5km，且跑道所在的直線與海岸線l的夾角為60度（海岸線可以看作是直線），跑道上離海岸線距離最近的點(diǎn)B到海岸線的距離． D為海灣一側(cè)海岸線CT上的一點(diǎn)，設(shè)CD=x（km），點(diǎn)D對跑道AB的視角為θ．
（Ⅰ）將tanθ表示為x的函數(shù)；
（Ⅱ）求點(diǎn)D的位置，使θ取得最大值．

Answer 1

解：（Ⅰ）過A分別作直線CD，BC的垂線，垂足分別為E，F(xiàn)．由題可知，AB=4.5，BC=4，∠ABF=90°-60°=30°，
所以CE=AF=4.5×sin30°=，BF=4.5×cos30°=，AE=CF=BC+BF=．
因?yàn)镃D=x（x＞0）．所以tan∠BDC==．
當(dāng)x＞時(shí)，ED=x-，tan∠ADC===（如圖1）．
當(dāng)0＜x＜時(shí)，ED=-x，tan∠ADC==（如圖2）．
所以tanθ=tan∠ADB=tan（∠ADC-∠BDC）===，其中x＞0且x≠．
當(dāng)x=時(shí)，tanθ==，符合上式．
所以tanθ=．x＞0

圖1圖2

（Ⅱ）tanθ==，x＞0．
因?yàn)?（x+4）+-41≥2=39，當(dāng)且僅當(dāng)4（x+4）=，即x=6時(shí)取等號．
所以當(dāng)x=6時(shí)，4（x+4）+-41取最小值39．
所以當(dāng)x=6時(shí)，tanθ取最大值．
由于y=tanx在區(qū)間（0，）上是增函數(shù)，所以當(dāng)x=6時(shí)，θ取得最大值．
答：在海灣一側(cè)的海岸線CT上距C點(diǎn)6km處的D點(diǎn)處觀看飛機(jī)跑道的視角最大．
分析：（Ⅰ）過A分別作直線CD，BC的垂線，求出AE，在直角三角形中，設(shè)CD=x，利用三角函數(shù)tan∠BCD，討論x的取值范圍得到tan∠ADC有兩種情況求得結(jié)果一樣，而tanθ等于tan∠ADC-tan∠BDC，利用正切公式tan（α-β）=求出其值即可．
（Ⅱ）根據(jù)當(dāng)且僅當(dāng)a=b時(shí)取等號的方法，求出tanθ的最大值，根據(jù)正切函數(shù)是單調(diào)增函數(shù)得到x的值表示出D的位置即可．
點(diǎn)評：考查學(xué)生根據(jù)實(shí)際問題選擇函數(shù)類型的能力．