在長20公分、寬15公分的長方形鐵板的四個角落,各減去一個大小完全相同的正方形(如圖),然後將此鐵板組合成一個長、寬、高都是整數的無蓋長方形容器(鐵板厚度忽略不計),求容器最大的容積是幾立方公分?
回答 (3)
設高 h 公分, 則容器長 20-2h 公分, 寬 15-2h 公分,
容積 V(h) = h(20-2h)(15-2h) 立方公分.
因 2h < 15, 所以 h 只可能是 7 以下正整數.
直接計算:
V(1) = 1 × 18 × 13 = 234
V(2) = 2 × 16 × 11 = 352
V(3) = 3 × 14 × 9 = 378
V(4) = 4 × 12 × 7 = 336
V(5) = 5 × 10 × 5 = 250
V(6) = 6 × 8 × 3 = 144
V(7) = 7 × 6 × 1 = 42
所以, 最大容積是 378立方公分, 高3公分時.
另法:
考慮增加高度對容積的影響:
V(h+1)-V(h)
= (h+1)(18-2h)(13-2h) - h(20-2h)(15-2h)
= h[(18-2h)(13-2h)-(20-2h)(15-2h)] + (18-2h)(13-2h)
= h[(234-62h+4h^2)-(300-70h+4h^2)]+(234-62h+4h^2)
= h(-66+8h) + (234-62h+4h^2)
= 12h^2 - 128h +234
= 12(h-16/3)^2 - 322/3
故
1 ≦ h < (32-√322)/6 時 V(h+1) > V(h);
(32-√322)/6 < h ≦ 6 時 V(h+12) < V(h)
也就是 h = 1, 2 時增加 h 可增加容積, h ≧ 3 則相反.
所以最大容積發生在 h = 3, V(3) = 378立方公分.
若可用微積分, 則可利用微分法找出
V(h) = h(20-2h)(15-2h) , 0 < h < 15/2
之最高點. 因 h 是整數, 比較其左右最近整數 h 值所對應
V(h) 之值即得解.
按:
V'(h) = (300h-70h^2+4h^3)'
= 12h^2 - 140h + 300
= 12(h-35/6)^2 - 650/6
故 V(h) 有相對高點在 (35-√325)/6, 相對低點在 15/2 右邊.
或者說, 在 0 < h < 15/2 範圍, V(h) 增至上列相對高點後下
降, 至 h = 15/2 時 V(h) = 0. 因 V(h) 之最高點所在
(35-√325)/6 ≒ 2.8
故只需比較 V(2) 及 V(3).
將方形長寬定為Xcm
公式會長這樣 (20-2X)*(15-2X)*X=體積
本人比較懶所以用xls算......
容器最小高度為1cm底面積為最大,所以容器體積為13x18x1cm
收錄日期: 2021-05-04 02:32:25
原文連結 [永久失效]:
https://hk.answers.yahoo.com/question/index?qid=20200824103024AA6OAR8
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