Đề bài

Người ta muốn chế tạo một chiếc hộp hình hộp chữ nhật có thể tích 500\(c{m^3}\) với yêu cầu dùng ít vật liệu nhất. Chiều cao hộp phải là 2 cm, các kích thước khác là x, y với x > 0 và y > 0.

a) Hãy biểu thị y theo x

b) Chứng tỏ rằng diện tích toàn phần của chiếc hộp là: \(S(x) = 500 + 4x + \frac{{1000}}{x}\)

c) Lập bảng biến thiên của hàm số S(x) trên khoảng (0; \( + \infty \)).

d) Kích thước của hộp là bao nhiêu thì dùng ít vật liệu nhất? (Làm tròn kết quả đến hàng phần mười.)

 

Phương pháp giải

a) Dựa vào công thức thể tích hình hộp chữ nhật V = xyh, từ đó suy ra mối liên hệ giữa x và y

b) Diện tích toàn phần của hình hộp chữ nhật: \({S_{tp}} = 2h(x + y) + 2xy\)

c) Lập bảng biến thiên và tìm giá trị nhỏ nhất của \({S_{tp}}\) trên tập xác định

 

Lời giải của GV Loigiaihay.com

a) \(y = \frac{{500}}{{2x}} = \frac{{250}}{x}\)

b) Diện tích toàn phần của chiếc hộp là: \(S(x) = 2.2(x + y) + 2xy = 4(x + \frac{{250}}{x}) + 2.x.\frac{{250}}{x} = 500 + 4x + \frac{{1000}}{x}\)

c) Tập xác định: \(D = (0; + \infty )\)

• Chiều biến thiên:

\(S'(x) = 4 - \frac{{1000}}{{{x^2}}} = 0 \Leftrightarrow \left[ \begin{array}{l}x = 5\sqrt {10} \\x =  - 5\sqrt {10} (loai)\end{array} \right.\)

• Giới hạn và tiệm cận:

\(\mathop {\lim }\limits_{x \to  + \infty } S(x) = \mathop {\lim }\limits_{x \to  + \infty } (500 + 4x + \frac{{1000}}{x}) =  + \infty ;\mathop {\lim }\limits_{x \to  - \infty } S(x) = \mathop {\lim }\limits_{x \to  - \infty } (500 + 4x + \frac{{1000}}{x}) =  - \infty \)

\(\mathop {\lim }\limits_{x \to {0^ + }} S(x) = \mathop {\lim }\limits_{x \to {0^ + }} (500 + 4x + \frac{{1000}}{x}) =  + \infty ;\mathop {\lim }\limits_{x \to {0^ - }} S(x) = \mathop {\lim }\limits_{x \to {0^ - }} (500 + 4x + \frac{{1000}}{x}) =  - \infty \)

Bảng biến thiên:

d) Để S(x) nhỏ nhất thì x = \(15,8\)(cm) và \(y = \frac{{250}}{x} = \frac{{250}}{{5\sqrt {10} }} \approx 15,8\)(cm)