题目内容

要设计一个金属容积为V(常数)的密闭容器,下部是圆柱形,上部为半球形(如图).当圆柱底面半径r与高h各为何值时,制造这个容器用料最省(表面积最小)?
考点:基本不等式在最值问题中的应用
专题:应用题,不等式的解法及应用
分析:由题意V=πr2h+
2
3
πr3
,S=3πr2+2πrh,化简可得S=
5
3
πr2+
2V
r
,利用基本不等式,即可求得结论.
解答: 解:V=πr2h+
2
3
πr3
①,S=3πr2+2πrh②
由①可得h=
V-
2
3
πr3
πr2

代入②S=3πr2+2πr•
V-
2
3
πr3
πr2
=
5
3
πr2+
2V
r
.…(6分)
=
5
3
πr2+
V
r
+
V
r
≥3
(
5
3
πr2)(
V
r
)
2
=3
V2
3

当且仅当
5
3
πr2=
V
r
r=
3V
时S最小.…(10分)
此时h=
3V
r=h=
3V
时用料最省.…(12分)
点评:本题考查基本不等式在最值问题中的应用,求得表面积是关键.
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