这道几何题目怎么做?

来源:百度知道 编辑:UC知道 时间:2024/06/19 14:34:46
一个圆柱体的体积(V)不变,要使表面积(S)(上底+下底+侧面积)最小。请问高(h)和底面圆半径(r)的比是多少? 希望大家能回答的详细点。最好步骤能写出来,详细点,好的再+100分!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!

h=V/πr^2

S=2πrh+2πr^2

so
S=2πr^2+2V/r

如果会求导
S’=4πr-2V/r^2 =0

so 4πr=2V/r^2
r = 三次根号下(V/2π)

h=V/πr^2 =2*三次根号下(V/2π)

h:r=2:1

如果不会,就用均值不等式
S=2πr^2+V/r+V/r
>=3*3次根号下(2πr^2*V/r*V/r )=3*3次根号下(2πV^2)

等号当且仅当
2πr^2=V/r 时成立
此时也解出
r = 三次根号下(V/2π)

h=V/πr^2 =2*三次根号下(V/2π)

h:r=2:1

这个事典型的条件极值的问题,方法很唯一。
用拉格朗日二乘法构造函数,求其每个变量的偏导数,令他们等于零,
从而求的驻点。在驻点就取得最大值。

不过使用初中的重要不等式也可解出来。

设圆柱体底面半径为R,高位h,则
V=πR^2h
现在要求:S=2πR^2+2πRh的最值
使用拉格朗日最小二乘法,构造函数
F(R,h,λ)=2πR^2+2πRh+λ(V-πR^2h)

F'R(R,h,λ)=4πR+2πh-λ*2πRh
F'h(R,h,λ)=2πR-λ*πR^2
F'λ(R,h,λ)=(V-πR^2h)
令上面三式均等于0
则有:
2R+h-λRh=0
2-λR=0
V=πR^2h
联立解得:
λR=2,代入第一式,2R=h
即R/h=1/2时,取得最大值。

V=pi*r^2*h

S=2pi*r^2+2pi*r*h
=2pi*r^2+2V/r
=2pi*r^2+V/r+V/r
>=3*3次根号(2pi