小明准备在自家后院靠墙处,用一段长为 2424 米的防护网围成一个矩形小鸡舍。如图所示,鸡舍的一面利用已有的笔直砖墙,另外三面用防护网围成。请问:小明能围成的矩形鸡舍的最大面积是多少平方米?

完整解法

1. 设未知数并建立面积关于边长的二次函数关系式

设矩形鸡舍垂直于砖墙的两条边长均为 xx 米。
由于防护网总长为 2424 米,因此与砖墙平行的另一条边长为 (24−2x)(24 - 2x) 米。
设矩形鸡舍的面积为 SS 平方米,根据矩形面积公式,可得:
S=x(24−2x)=−2x2+24xS = x(24 - 2x) = -2x^2 + 24x
其中变长约束条件为 x>0x > 0 且 24−2x>024 - 2x > 0,即 0<x<120 < x < 12。

2. 用配方法求二次函数的最大值

将二次函数表达式进行配方:
S=−2(x2−12x)S = -2(x^2 - 12x)
S=−2(x2−12x+36−36)S = -2(x^2 - 12x + 36 - 36)
S=−2(x−6)2+72S = -2(x - 6)^2 + 72
因为 −2(x−6)2⩽0-2(x - 6)^2 \leqslant 0,且 x=6x = 6 在定义域 0<x<120 < x < 12 内,
所以当 x=6x = 6 时,SS 取得最大值,最大值为 7272。

3. 总结并得出最终结论

当矩形垂直于墙的边长为 66 米,平行于墙的边长为 1212 米时,能够围成的矩形鸡舍面积最大,最大面积为 7272 平方米。

答案

小明能围成的矩形鸡舍的最大面积是 7272 平方米。

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