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问题: 数学问题

造一壁厚为a,容积为V,上端开口的圆柱形容器,要使所用的材料最省,问应如何选择尺寸?

解答:

设内底半径为r,则内高为h=V/(πr^2),
外底半径为r+a,则外高为h+a=a+V/(πr^2),
所用的材料
y=π[(r+a)^2](h+a)-π(r^2)h
=πa(r^2+2ar+hr+ah+a^2)
=πa[r^2+2ar+V/(πr)+aV/(πr^2)+a^2].

dy/dr=0→2r+2a-V/(πr^2)-2aV/(πr^3)=0
→2πr^4+2πar^3-Vr-2aV=0
→(2πr^3-V)*(r+2a)=0
→r=[V/(2π)]^(1/3),h=[2^(2/3)]*(V/π)^(1/3).