(0,5 điểm) Cửa hầm lò khai thác than có dạng một Parabol, khoảng cách từ điểm cao nhất của cửa đến mặt đất là \(4\)mét, khoảng cách giữa hai chân cửa là \(4\)mét. Người ta muốn gia cố cho cửa lò bằng một khung thép hình chữ nhật sao cho hai đỉnh dưới của khung thép chạm đất, hai đỉnh trên của khung thép chống vào mái hầm (hình vẽ minh họa). Tìm kích thước của khung thép sao cho diện tích của hình chữ nhật tạo bởi khung thép lớn nhất.

Đặt hệ tọa độ như hình vẽ, coi khung sắt là hình chữ nhật \[ABCD\]. Khi đó \[\left( P \right){\rm{ }}\]đi qua các điểm \[O\left( {0;0} \right)\]; \[\left( { - 2; - 4} \right)\]; \[\left( {2; - 4} \right)\] nên parabol \[\left( P \right)\] có phương trình: \[y =  - {x^2}\].

Giả sử \[C \in \left( P \right)\]\[ \Rightarrow \] \[\left( {0 < x < 2} \right)\]. Khi đó \(BC = 2x\);  suy ra

Ta có:

Suy ra \[{S^2} \le \frac{{1024}}{{27}}\] hay \[S \le \frac{{32\sqrt 3 }}{9}\]. Dấu xảy ra khi \[x = \frac{{2\sqrt 3 }}{3}\].

Vậy kích thước của khung thép có chiều rộng là \[\frac{{4\sqrt 3 }}{3}\,\,\left( {\rm{m}} \right)\]; chiều dài là \[\frac{8}{3}\,\,\left( {\rm{m}} \right)\].