Требуется изготовить закрытый цилиндрический бак заданного объема V=50 м^3 (V примерно 16П). Каковы должны быть размеры бака (радиус R и высота H), чтобы на его изготовление пошло наименьшее количество материала?
Для нахождения размеров бака, при которых будет использовано наименьшее количество материала, необходимо определить, какие из параметров (радиус или высота) являются переменными, а какие - константами.
Объем цилиндрического бака определяется формулой V = πR^2H, где R - радиус бака, H - высота бака. У нас задан объем V = 50 м^3. Поэтому R и H - переменные параметры, а π можно считать константой.
Для упрощения решения задачи введем вспомогательную функцию S(R, H) = 2πR^2 + 2πRH, описывающую площадь всех поверхностей бака, которую необходимо покрыть материалом. Нам необходимо найти минимум функции S при условии, что V = πR^2*H = 50.
Сформулируем задачу оптимизации: Min S(R, H) = 2πR^2 + 2πRH при условии: πR^2*H = 50
Для нахождения размеров бака, при которых будет использовано наименьшее количество материала, необходимо определить, какие из параметров (радиус или высота) являются переменными, а какие - константами.
Объем цилиндрического бака определяется формулой V = πR^2H, где R - радиус бака, H - высота бака. У нас задан объем V = 50 м^3. Поэтому R и H - переменные параметры, а π можно считать константой.
Для упрощения решения задачи введем вспомогательную функцию S(R, H) = 2πR^2 + 2πRH, описывающую площадь всех поверхностей бака, которую необходимо покрыть материалом. Нам необходимо найти минимум функции S при условии, что V = πR^2*H = 50.
Сформулируем задачу оптимизации:
Min S(R, H) = 2πR^2 + 2πRH
при условии:
πR^2*H = 50
Прологарифмируем уравнение объема:
ln(πR^2H) = ln(50)
ln(π) + 2*ln(R) + ln(H) = ln(50)
Дифференцируем выражение для S по переменным R и H:
∂S/∂R = 4πR + 2πH = 0,
∂S/∂H = 2πR = 0.
Решив систему уравнений, найдем значения R и H:
R = sqrt(25/π) = 2,819 м
H = 50 / (π * R^2) ≈ 2,819 м
Таким образом, размеры бака должны быть равны: R ≈ 2,819 м и H ≈ 2,819 м, чтобы использовать наименьшее количество материала.