题目内容

如图,储油灌的表面积S为定值,它的上部是半球,下部是圆柱,半球的半径等于圆柱底面半径.
(1)试用半径r表示出储油灌的容积V,并写出r的范围.
(2)当圆柱高h与半径r的比为多少时,储油灌的容积V最大?
考点:导数在最大值、最小值问题中的应用
专题:应用题,导数的综合应用
分析:(1)由表面积S为定值,用r表示出h,可得储油灌的容积V及r的范围;
(2)求导函数,确定函数的极大值即最大值,即可得出结论.
解答: 解:(1)∵S=2πr2+2πrh+πr2=3πr2+2πrh,∴h=
S-3πr2
2πr
,…(3分)
V=
2
3
πr3r2h
=
rS
2
-
5
6
πr3   (0<r<
3πS
)
;                           …(7分)
(2)∵V′=
S
2
-
5
2
πr2
,令V'=0,得r=
5πS
,列表
r (0,
5πS
)
5πS
(
5πS
3πS
)
V'(r) + 0 -
V(r) 极大值即最大值
…(11分)
∴当r=
5πS
时,体积V取得最大值,此时h=
5πS

∴h:r=1:1.…(13分)
答:储油灌容积V=
rS
2
-
5
6
πr3   (0<r<
3πS
)
,当h:r=1:1时容积V取得最大值.…(15分)
点评:本题考查导数知识的运用,考查函数的最值,考查学生利用数学知识解决实际问题的能力,确定函数解析式是关键.
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