解题步骤如下:
1. 设定变量:假设花坛为矩形,且一边紧贴墙壁,则只需使用篱笆围住三边即可。设矩形的长为\(x\)米,宽为\(y\)米。
2. 建立方程:根据题意,篱笆总长为46米,因此有:
\[
x + 2y = 46
\]
3. 目标函数:矩形的面积\(A\)为:
\[
A = x \cdot y
\]
目标是使\(A\)最大化。
4. 代入消元:从方程\(x + 2y = 46\)中解出\(x\)得:
\[
x = 46 - 2y
\]
将其代入面积公式:
\[
A = (46 - 2y) \cdot y = 46y - 2y^2
\]
5. 求导优化:对\(A\)关于\(y\)求导并令导数等于零,以找到最大值点:
\[
\frac{dA}{dy} = 46 - 4y = 0
\]
解得:
\[
y = \frac{46}{4} = 11.5
\]
6. 验证结果:将\(y = 11.5\)代入原方程求得\(x\):
\[
x = 46 - 2 \times 11.5 = 23
\]
验证得到的\(x\)和\(y\)确实满足原始条件,并且此时面积为:
\[
A = 23 \times 11.5 = 264.5 \text{ 平方米}
\]
最终答案:当矩形花坛的长为23米,宽为11.5米时,其面积最大,为264.5平方米。
通过上述分析,我们可以得出结论:在利用固定长度的篱笆围成花坛时,采取接近正方形的比例能够实现面积的最大化。这种思维方式不仅适用于数学问题,在现实生活中也具有广泛的指导意义。