На изготовление открытого контейнера объемом 10 м в форме прямоугольного параллелепипеда, одна из боковых граней которого - квадрат, требуются уголки по длине всех ребер (12 ребер) и фанера на боковые стенки и пол. Цена уголков - 10 руб. за погонный метр, цена фанеры - 40 руб. за квадратный метр. Каковы должны быть размеры контейнера, чтобы расходы на материал были минимальными? Сколько рублей при этом составят расходы?
(задача из т/р А. Ларина №159)
Решение.
показать
Внимательно читаем задачу: квадратом является одна из боковых граней контейнера (не дно!). Пусть длина ребер квадратной грани равна , а длина ребер, перпендикулярных квадратной грани равна :
Объем контейнера равен м.
Сумма длин всех ребер равна , следовательно, стоимость всех уголков равна рублей.
Суммарная площадь боковых стенок и пола контейнера равна м, следовательно, стоимость фанеры на их изготовление составит рублей.
Отсюда получим стоимость всех расходов: рублей.
Так как , можем выразить, например, через :
Теперь можем получить функцию зависимости расходов на материалы от :
Найдем, при каких положительных значениях функция принимает наименьшее значение.
Найдем производную:
Найдем нули производной:
Так как , можем умножить обе части уравнения на :
Первый корень найдем подбором. Числа 1 и -1 не являются корнями, проверим число 2.
- верно.
Разделим многочлен на :
Мы получили
Найдем нули многочлена
Найти корень подбором не удается, поэтому найдем хотя бы число корней уравнения
Исследуем функцию на монотонность.
. Рассмотрим квадратный трехчлен : , следовательно, при любом действительном значении и функция возрастает.
Следовательно, уравнение имеет единственный корень, причем, поскольку все коэффициенты многочлена положительны, этот корень отрицателен.
Пусть - корень уравнения .
Тогда и 2 - нули производной исследуемой функции .
Найдем промежутки монотонности функции :
Итак, - точка минимума функции , следовательно, при расходы на материалы для контейнера минимальны.
Тогда
То есть минимальная стоимость материалов рублей если размеры контейнера м.
Ответ: , .
И.В. Фельдман, репетитор по математике