У нас есть полуцилиндровая крыша с радиусом r и высотой r, установленная поверх четырех прямоугольных стен высотой h. У нас есть 200π m ^ 2 пластикового листа, который будет использоваться при строительстве этой структуры. Какое значение r позволяет максимальный объем?

У нас есть полуцилиндровая крыша с радиусом r и высотой r, установленная поверх четырех прямоугольных стен высотой h. У нас есть 200π m ^ 2 пластикового листа, который будет использоваться при строительстве этой структуры. Какое значение r позволяет максимальный объем?
Anonim

Ответ:

# Г = 20 / SQRT (3) = (20sqrt (3)) / 3 #

Объяснение:

Позвольте мне переформулировать вопрос так, как я его понимаю.

При условии, что площадь поверхности этого объекта # 200pi #максимизировать громкость.

План

Зная площадь поверхности, мы можем представить высоту #час# как функция радиуса #р#тогда мы можем представить объем как функцию только одного параметра - радиуса #р#.

Эта функция должна быть максимизирована с помощью #р# в качестве параметра. Это дает ценность #р#.

Площадь поверхности содержит:

4 стенки, образующие боковую поверхность параллелепипеда с периметром основания # 6г # и высота #час#, которые имеют общую площадь # 6rh #.

1 крыша, половина боковой поверхности цилиндра радиуса #р# и высота #р#, что имеет площадь #pi r ^ 2 #

2 стороны крыши, полукруга радиуса #р#, общая площадь которого составляет #pi r ^ 2 #.

Итоговая общая площадь поверхности объекта

#S = 6rh + 2pi r ^ 2 #

Зная, что это равно # 200pi #мы можем выразить #час# с точки зрения #р#:

# 6rh + 2piR ^ 2 = 200pi #

# r = (100pi-pir ^ 2) / (3r) = (100pi) / (3r) - pi / 3r ##

Объем этого объекта состоит из двух частей: под крышей и внутри кровли.

Под крышей у нас есть параллелепипед с площадью основания # 2r ^ 2 # и высота #час#то есть его объем

# V_1 = 2r ^ 2h = 200 / 3pir - 2 / 3pir ^ 3 #

В крыше у нас есть половина цилиндра с радиусом #р# и высота #р#, его объем

# V_2 = 1 / 2pir ^ 3 #

Мы должны максимизировать функцию

#V (r) = V_1 + V_2 = 200 / 3pir - 2 / 3pir ^ 3 + 1 / 2pir ^ 3 = 200 / 3pir - 1 / 6pir ^ 3 #

это выглядит так (не в масштабе)

график {2x-0,6x ^ 3 -5,12, 5,114, -2,56, 2,56}

Эта функция достигает максимума, когда ее производная равна нулю для положительного аргумента.

#V '(r) = 200 / 3pi - 1 / 2pi r ^ 2 #

В области Нг> 0 # это равно нулю, когда # Г = 20 / SQRT (3) = 20sqrt (3) / 3 #.

Это радиус, который дает наибольший объем, учитывая площадь поверхности и форму объекта.