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一物体的体积为V,下端为圆柱体,上端为上半球体,圆柱体的底面半径与半球体的半径相等.问这物体的尺寸如何,才有最小表面积.

来源:学生作业帮 编辑:作业帮 分类:数学作业 时间:2024/05/21 16:35:41
一物体的体积为V,下端为圆柱体,上端为上半球体,圆柱体的底面半径与半球体的半径相等.问这物体的尺寸如何,才有最小表面积.
设圆柱体底面半径是r,高h,则πr²h+2πr³/3=V,得:h=(V-2πr³/3)/πr²=V/(πr²)-2r/3
故,表面积S=πr²+2πrh+2πr²=3πr²+2πrh=3πr²+2πr[V/(πr²)-2r/3]=5πr²/3+2V/r
故表面积是关于底面半径r的函数
S(r)=5πr²/3+2V/r=5πr²/3+V/r+V/r≥3×[(5πr²/3)×(V/r)×(V/r)]^(1/3)=³√(45πV²)/3
当且仅当5πr²/3=V/r,即r=³√[3V/(5π)]时取“=”.