Câu hỏi:

91 lượt xem
Tự luận

Cho một hình trụ nội tiếp trong hình nón có chiều cao bằng 12 cm và bán kính đáy bằng 5 cm (Hình 4a). Người ta cắt hình nón, trụ này theo mặt phẳng chứa đường thẳng nối đỉnh và tâm hình tròn đáy của hình nón thì thu được một hình phẳng như Hình 4b.

Bài 14 trang 38 Toán 12 Tập 1 Chân trời sáng tạo | Giải Toán 12

a) Chứng minh rằng công thức tính bán kính r của đáy hình trụ theo chiều cao h của nó là: r=512h12.

b) Chứng minh biểu thức sau biểu thị thể tích khối trụ theo h: Vh=25πh12h2144.

c) Tìm h để khối trụ có thể tích lớn nhất.

Xem đáp án

Lời giải

Hướng dẫn giải:

a) Ta đặt tên các điểm như hình vẽ dưới đây:

Bài 14 trang 38 Toán 12 Tập 1 Chân trời sáng tạo | Giải Toán 12

Ta có A'O' // AO nên SO'SO=SA'SA.

Lại có A'C // SO nên SA'SA=OCOA.

Từ đó suy ra SO'SO=OCOA.

Mà SO = 12 cm, OA = 5 cm, OC = r, SO' = SO – OO' = 12 – h.

Do đó, 12h12=r5. Suy ra r=512h12.

b) Thể tích của khối trụ là V = πr2h = π512h122h=25πh12h2144(cm3).

Vậy thể tích khối trụ theo h là Vh=25πh12h2144.

c) Rõ ràng h phải thỏa mãn điều kiện 0 < h < 12.

Xét hàm số Vh=25πh12h2144 với h ∈ (0; 12).

Ta có V'h=25π12h123h144.

Trên khoảng (0; 12), ta có V'(h) = 0 khi h = 4.

Bảng biến thiên:

Bài 14 trang 38 Toán 12 Tập 1 Chân trời sáng tạo | Giải Toán 12

Căn cứ vào bảng biến thiên, ta thấy trên khoảng (0; 12), hàm số V(h) đạt giá trị lớn nhất bằng 400π9 tại h = 4.

Vậy h = 4 cm thì khối trụ có thể tích lớn nhất.

CÂU HỎI HOT CÙNG CHỦ ĐỀ