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