一个无盖的金属水箱呈直圆柱体形状。制造该水箱所用金属的总成本为固定金额 $A。用于制作底面的金属每单位面积成本为 $B,用于制作侧面的金属每单位面积成本为 $C,其中 B 和 C 为常数。
已知水箱底面半径为 ,用 、、 和 表示水箱的体积 。
利用微分法求,当水箱体积最大时,用于制作底面的金属成本(用 表示)。
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完整解法
5
1. Formulate the equation for total cost $A$ and express height $h$ in terms of $r$, $A$, $B$, and $C$.
Let the height of the cylinder be .
Area of base =
Area of curved surface =
Total cost,
2. Express the volume $V$ of the tank in terms of $r$, $A$, $B$, and $C$.
Volume of a cylinder,
3. Differentiate $V$ with respect to $r$ and equate to zero to find the condition for maximum volume.
For maximum volume, .
4. Perform the second derivative test to justify that the volume is a maximum.
Since the constants and represent costs, and is a length, .
Therefore, , which confirms that the volume is a maximum.
5. Find the cost of the base in terms of $A$ at the maximum volume.
From , we have:
Since the cost of the base is represented by , the cost of the base is .
Cost of base =
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