题目内容
【题目】某制瓶厂要制造一批轴截面如图所示的瓶子,瓶子是按照统一规格设计的,瓶体上部为半球体,下部为圆柱体,并保持圆柱体的容积为3π.设圆柱体的底面半径为x,圆柱体的高为h,瓶体的表面积为S.
(1)写出S关于x的函数关系式;
(2)如何设计瓶子的尺寸(不考虑瓶壁的厚度),可以使表面积S最小,并求出最小值.
【答案】(1)S=3πx2+(x>0).(2)当圆柱体的底面半径为1时,可使表面积S取得最小值9π.
【解析】
(1)根据体积公式求出h,再根据表面积公式计算即可得到S与x的关系式,
(2)根据导数和函数的最值得关系即可求出.
解:(1)据题意可知πx2h=3π,得h=,
则S=·4πx2+πx2+2πx·=3πx2+(x>0).
(2)S'=6πx-,
令S'=0,得x=1.列表如下:
x | (0,1) | 1 | (1,+∞) |
S' | - | 0 | + |
S | ↘ | 极小值9π | ↗ |
当x=1时,S取得极小值,且是最小值,
故当圆柱体的底面半径为1时,可使表面积S取得最小值9π.
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