Một nhà máy cần thiết kế một chiếc bể đựng nước hình trụ bằng tôn có nắp, có thể tích là \(64\pi \left( {{m^3}} \right)\). Tìm bán kính đáy \(r\) của hình trụ sao cho hình trụ được làm ra tốn ít nhiên liệu nhất.
Trả lời bởi giáo viên
Gọi hình trụ có chiều cao \(h\), bán kính đáy \(r\).
Ta có: \(V = \pi {r^2}h \Rightarrow h = \dfrac{{64\pi }}{{\pi {r^2}}} = \dfrac{{64}}{{{r^2}}}\)
Để tốn ít nhiên liệu nhất thì diện tích toàn phần nhỏ nhất.
Ta có: \({S_{tp}} = 2{S_{day}} + {S_{xq}} = 2\pi {r^2} + 2\pi rh = 2\pi {r^2} + \dfrac{{128\pi }}{r}\).
Xét hàm số \(f\left( r \right) = 2\pi {r^2} + \dfrac{{128\pi }}{r}\) với \(r > 0\).
Ta có \(f'\left( r \right) = 4\pi r - \dfrac{{128\pi }}{{{r^2}}};f'\left( r \right) = 0 \Leftrightarrow r = \sqrt[3]{{32}}\,\).
Lập bảng biến thiên ta có \(f\left( r \right)\) đạt GTNN khi \(r = \sqrt[3]{{32}}\).
Hướng dẫn giải:
- Lập hàm số diện tích hình trụ theo biến \(r\).
- Tìm GTNN của hàm số và kết luận.