Помогите пожалуйста, срочно!!

Открытый бак имеет форму цилиндра объемом 27пи м3. Какими должны бытьрадиус основания и высота чтобы на его изготовление ушло меньше материалов?

Решение –

Объем цилиндра равен
                      V = 27π
Площадь поверхности цилиндра равна
                      S = Sбок + 2Soсн =2πRH +2πR²
     Дляминимального расхода материла на изготовление бака необходимо чтобы площадьбака была минимальной. Поэтому требуется , чтобы призаданном объеме V его полная поверхность была наименьшей.
        Но S явля­ется функцией двух переменных R и Н. Исключим одну из этих переменных спомощью условия                                   
                          V = π
R²H,
 
в которому - величина V известная.
 
Получим
                       H= frac{V}{{pi}R^2}             

                 S = 2{pi}R*frac{V}{{pi}R^2}  +2{pi}R^2=  frac{2V}{R} +2{pi}R^2
        

   Теперь уже
S - функция только одной независимойпеременной R.
 На­ходим производнуюS(R):
         S= (frac{2V}{R} +2{pi}R^2)=4{pi}R- frac{2V}{R^2}= frac{4{pi}R^3-2V}{R^2}    
 
    Находимкритические точки
                         S’ =0                или frac{4{pi}R^3-2V}{R^2} =0
                      R= sqrt[3]{ frac{V}{2{pi}}}
НаходимS"(R) дня определенияхарактера экстремума функции
       S=(4{pi}R-frac{2V}{R^2})=4{pi} +frac{6V}{R^3}

 Очевидно,что S"(R) > 0 при любом R.
Это означает, что в точке
R= sqrt[3]{ frac{V}{2{pi}} } функция S имеет  минимум, а вместе с тем и наименьшеезначение.

Подставляем найденное R в выражение Н, получаем:
    H= frac{V}{{pi}R^2} = frac{V }{{pi} sqrt[3]{ frac{V^2}{4{pi}^2} } }= sqrt[3]{ frac{V^3*4{pi}^2}{{pi}^3V^2}}= sqrt[3]{ frac{V*8}{2{pi}}}=2sqrt[3]{ frac{V}{2{pi}}}=2R

Таким образом, на изготовление цилиндразаданного объема будет употреблено наименьшее количество материала, если взятьвысоту цилиндра равной диаметру.
Подставим значение объема и найдем радиус и высоту
R= sqrt[3]{ frac{27{pi}}{2{pi}} }= frac{3}{ sqrt[3]{2}} ≈2,381(м)
H=2R=2*frac{3}{ sqrt[3]{2}}=3 sqrt[3]{4} ≈4,762(м)

Оцени ответ
Подпишись на наш канал в телеграм. Там мы даём ещё больше полезной информации для школьников!

Загрузить картинку
×