图 1 显示了一个无盖的圆柱形水箱。图 2 显示了该水箱的横截面图。水箱的外半径为 cm,外高度为 cm,且整个水箱的材料厚度均为 cm。水箱的内部容积固定为 。
- (a)
证明制作该圆柱形水箱所需材料的体积为
- (b)
用 表示使 最小的 的值。(不需要证明你的答案对应最小值。)
它不会直接告诉你答案,而是问你卡在哪一步看看 AI 是怎么陪你一步步弄懂这道题的
完整解法
6(a)
1. Determine the internal dimensions and use the fixed internal volume to express the external height $h$ in terms of $r$ and $a$.
The internal radius is and the internal height is .
Given the internal volume is :
2. Express the total volume of the material $V$ as the difference between the external volume and the internal volume.
The volume of the material is the total external volume of the cylinder minus the empty internal volume.
3. Substitute the expression for $h$ into $V$ and simplify to reach the given form, identifying $k$.
Substitute into the equation for :
Group the terms with :
Comparing this with , we determine that .
6(b)
1. State the value of $k$ from part (a) and write the expression for $V$.
From the internal volume of in part (a), the constant is .
2. Differentiate $V$ with respect to $r$.
Using the quotient rule on the first term:
3. Set the derivative to zero for minimum volume.
For to be a minimum, set :
Since and , we can divide throughout by :
4. Solve for $r$ in terms of $a$.
Taking the cube root of both sides:
AI 分析,可能出错
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