我们有一个半径为r的半圆顶,高度为r安装在四个高度为h的矩形墙的顶部。我们有200平方尺的塑料板用于这种结构的建造。 r的值是多少,允许最大音量?

我们有一个半径为r的半圆顶,高度为r安装在四个高度为h的矩形墙的顶部。我们有200平方尺的塑料板用于这种结构的建造。 r的值是多少,允许最大音量?
Anonim

回答:

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

说明:

让我按照我的理解重申这个问题。

只要该物体的表面积为 #200pi#,最大化音量.

计划

了解表面积,我们可以表示高度 #H# 作为半径的函数 #R·,那么我们可以将体积表示为仅一个参数的函数 - 半径 #R·.

此功能需要使用最大化 #R· 作为参数。这给了价值 #R·.

表面积包含:

4个壁,形成平行六面体的侧表面,具有基部的周边 #6R# 和高度 #H#总面积为 #6RH#.

1个屋顶,半径圆柱体的侧面的一半 #R· 和高 #R·,有面积 #pi r ^ 2#

屋顶的两侧,半径为半圆形 #R·,总面积是 #pi r ^ 2#.

得到的物体的总表面积是

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

知道这等于 #200pi#,我们可以表达 #H# 就……而言 #R·:

#6RH + 2pir ^ 2 = 200pi#

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

该物体的体积有两部分:屋顶下方和屋顶内。

在屋顶下方,我们有一个平行六面体区域 #2R ^ 2# 和高度 #H#,就是它的体积是

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

在屋顶内,我们有半圆柱半径 #R· 和高度 #R·,它的体积是

#V_2 = 1 / 2pir ^ 3#

我们必须最大化功能

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

看起来像这样(不按比例)

图{2x-0.6x ^ 3 -5.12,5.114,-2.56,2.56}

当函数的导数等于零时,该函数达到最大值。

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

在该地区 #r组成> 0# 它等于零 #R = 20 / SQRT(3)= 20sqrt(3)/ 3#.

在给定表面区域和物体形状的情况下,这是给出最大体积的半径。