Câu hỏi/bài tập:
Trong đợt chào mừng kỷ niệm ngày 26 tháng 3, trường X có tổ chức cho các lớp bày các gian hàng tại sân trường. Để có thể che nắng, chứa đồ đạc trong quá trình tham gia hoạt động, một lớp đã nghĩ ra ý tưởng như sau: Dựng trên mặt đất bằng phẳng một chiếc lều từ một tấm bạt hình chữ nhật có chiều rộng là 4m và chiều dài là 6m, bằng cách gập đôi tấm bạt lại theo đoạn nối trung điểm hai cạnh là chiều dài của tấm bạt, hai mép chiều rộng còn lại của tấm bạt sát đất và cách nhau x (m). Tìm x để khoảng không gian phía trong lều là lớn nhất.
- Xác định công thức thể tích khối hình học.
- Thiết lập hàm thể tích theo biến x.
- Tìm giá trị lớn nhất của hàm thể tích.
Khi tấm bạt được gập đôi, hình dạng của lều sẽ là một lăng trụ tam giác đều với chiều cao là 4m và đáy là tam giác có 2 cạnh bên là 3m. Hai mép của chiều rộng 4m chạm đất và khoảng cách giữa chúng là x.
Advertisements (Quảng cáo)
Gọi chiều cao của tam giác đáy là \({h_{{\rm{day }}}}:{h_{day}} = \sqrt {9 - {{\left( {\frac{x}{2}} \right)}^2}} \).
Tam giác đáy của hình lăng trụ có diện tích là: \(s = \frac{1}{2} \cdot x \cdot \sqrt {9 - {{\left( {\frac{x}{2}} \right)}^2}} \).
Thể tích của hình lăng trụ là: \(V = S \cdot h = \frac{1}{2} \cdot x \cdot \sqrt {9 - {{\left( {\frac{x}{2}} \right)}^2}} \cdot 4 = 2x \cdot \sqrt {9 - {{\left( {\frac{x}{2}} \right)}^2}} = \sqrt {36{x^2} - {x^4}} \).
Ta có hàm số: \(y = \sqrt {36{x^2} - {x^4}} \).
\({y^\prime } = \frac{{ - 4{x^3} + 72x}}{{2\sqrt {36{x^2} - {x^4}} }} = \frac{{ - 2{x^3} + 36x}}{{\sqrt {36x - {x^2}} }}\).
\({y^\prime } = 0 \Leftrightarrow - 2{x^3} + 36x = 0 \Rightarrow x = - 3\sqrt 2 \) hoăc \(x = 0\) hoặc \(x = 3\sqrt 2 \).
Do \(x > 0\) nên chỉ có \(x = 3\sqrt 2 \) thoả mãn.
Nhận thấy y đồng biến trên khoảng \((0,3\sqrt 2 )\) vậy nên giá trị tại \(x = 3\sqrt 2 \) là lớn nhất.
Kết luận: Giá trị \(x = 3\sqrt 2 \) m là giá trị làm cho thể tích của lều là lớn nhất.