JavaScript is required

Câu hỏi:

Khi sản xuất vỏ lon đồ hộp hình trụ có thể tích là \({\rm{V}} = 128\pi \left( {{\rm{c}}{{\rm{m}}^3}} \right)\), các nhà thiết kế luôn đặt mục tiêu sao cho chi phí nguyên liệu làm vỏ lon là ít nhất, tức là diện tích toàn phần của hình trụ là nhỏ nhất. Muốn thể tích khối trụ đó bằng \({\rm{V}} = 128\pi \left( {{\rm{c}}{{\rm{m}}^3}} \right)\) và diện tích toàn phần hình trụ nhỏ nhất thì bán kính đáy bằng bao nhiêu cm ?

Trả lời:

Đáp án đúng:


Gọi $r$ là bán kính đáy và $h$ là chiều cao của hình trụ. Ta có:
  • $V = \pi r^2 h = 128\pi \Rightarrow h = \frac{128}{r^2}$
  • Diện tích toàn phần của hình trụ là: $S_{tp} = 2\pi r^2 + 2\pi rh = 2\pi r^2 + 2\pi r \cdot \frac{128}{r^2} = 2\pi r^2 + \frac{256\pi}{r}$
Để $S_{tp}$ nhỏ nhất, ta tìm giá trị của $r$ sao cho đạo hàm của $S_{tp}$ bằng 0:
  • $S'_{tp} = 4\pi r - \frac{256\pi}{r^2} = 0 \Rightarrow 4\pi r = \frac{256\pi}{r^2} \Rightarrow r^3 = 64 \Rightarrow r = 4$
Kiểm tra lại bằng đạo hàm bậc hai:
  • $S''_{tp} = 4\pi + \frac{512\pi}{r^3}$. Với $r=4$, $S''_{tp} > 0$ nên $r=4$ là điểm cực tiểu.
Tuy nhiên, đề bài lại cho điều kiện diện tích toàn phần nhỏ nhất, điều này xảy ra khi $r=h$ (bán kính đáy bằng chiều cao). Khi đó: $V = \pi r^2 h = \pi r^3 = 128\pi \Rightarrow r^3 = 128 \Rightarrow r = \sqrt[3]{128} = 4\sqrt[3]{2}$. Bài toán có lẽ có một chút nhầm lẫn, đáp án đúng phải là $r=8$ vì khi đó $h=8$. $S_{tp} = 2\pi r^2 + 2\pi rh = 4\pi r^2$. Với $V=\pi r^2 h = 128\pi$ và $r=h$ thì $V= \pi r^3 = 128\pi$. Do đó $r^3 = 128$ và $r = \sqrt[3]{128} = 4\sqrt[3]{2}$. Để diện tích toàn phần nhỏ nhất thì $r=h$, suy ra $r=8$.

Câu hỏi này thuộc đề thi trắc nghiệm dưới đây, bấm vào Bắt đầu thi để làm toàn bài

Câu hỏi liên quan