2 zadania optymalizacyjne z pochodnych
574575:
1. Cysterna kolejowa do przewodu chemikaliów składa się z trzech części: części środkowej w
kształcie walca oraz dwóch części w kształcie półkul, zamykających z obu stron część środkową.
Część walcową cysterny wykonuje się z pojedynczej warstwy blachy, a części półkuliste z warstw
podwójnych. Objętość cysterny ma być równa 18pi m
3.
a) zbadaj, jaka powinna być średnica i długość cysterny, aby na jej wykonanie zużyć jak
najmniej materiału.
b) wiadomo, że 1m
2 blachy kosztuje 500 zł. Oblicz, ile wynosi koszt materiału potrzebnego do
wykonania tej cysterny.
2. Należy wykonać ze szkła otwarte naczynie w kształcie walca o pojemności pi dm
3 i grubości
ścianek oraz dna równej 2 cm. Przekrój osiowy naczynia pokazany jest na rysunku.
a) Zbadaj, jaka powinny być wewnętrzne wymiary tego naczynia, aby jego masa była możliwie
najmniejsza.
b) Gęstość szkła jest równa 2500 kg/m
3. Oblicz masę tego naczynia.
Jak ruszyć te zadania? W 1. mam wrażenie, że brakuje jakiejś danej, a w drugim nie wiem, jak
znaleźć promień lub wysokość (bądź od czego uzależnić).
Zadania pochodzą ze zbioru zadań Andrzeja Kiełbasy.
Do 2 zaraz dodam rysunek.
574575:
to, co na zielono, ma 2 cm
krzywo przerywana kreska wyszła, powinna być bardziej na środku
iteRacj@:
zad.2
P − pojemność naczynia
P = π dm
3 = 1000π cm
3
P= π*r
2*h r>0, h>0
| 1000 | |
π*r2*h = 1000π r2*h = 1000 h = |
| |
| r2 | |
V
s − objętość szkła użytego do wykonania naczynia będzie równa
różnicy między objętością naczynia (jego zewnętrznych wymiarów) a jego pojemnością
V
s = V
z − P
| 1000 | |
Vs = π*(r+2)2*(h+2) −1000π = π*(r+2)2*( |
| +2) −1000π |
| r2 | |
| 1000 | |
f(r) = π*(r+2)2*( |
| +2) −1000π |
| r2 | |
Masz już wzór przedstawiający objętość użytego szkła w zależności od promienia wnętrza
naczynia.
Masa naczynia będzie najmniejsza, gdy objętość użytego szkła będzie najmniejsza.
Oblicz pochodną f(r) i znajdź minimum tej funkcji.