高数微积分题目:欲制造一个容积为V的圆柱形有盖容器,问如何设计可使材料最省

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  • 设此圆柱形地面半径为x,高为y

    则此圆柱形表面积是S=2πxy+2πx².(1)

    它的体积是V=πx²y.(2)

    由方程(1)和(2)做辅助函数F=2πxy+2πx²+λ(πx²y-V)

    令Fx'=2πy+4πx+2λπxy=0.(3)

    Fy'=2πx+λπx²=0.(4)

    Fλ'=πx²y-V=0.(5)

    解方程组(3)(4)(5)得x=(V/(2π))^(1/3).,y=(4V/π)^(1/3)

    故把此有盖圆柱形容器设计成底面半径是(V/(2π))^(1/3),高是(4V/π)^(1/3)时,使用的材料最省.