Luyện tập →
Câu hỏi › Lớp 12 › Ứng dụng đạo hàm để khảo sát và vẽ đồ thị hàm số › Bài toán tối ưu hoá thực tế (nâng cao)

ĐẢO NGƯỢC bài toán tối ưu thùng đáy vuông không nắp.

Lớp 12 · Bài toán tối ưu hoá thực tế (nâng cao)
Một công ty thiết kế thùng chứa hình hộp chữ nhật KHÔNG nắp, đáy là hình vuông cạnh $x$ (m), chiều cao $h$ (m), thể tích $V$ cố định. Chi phí vật liệu làm đáy là $c_{\text{đ}}$ (đồng/m²), làm mỗi mặt bên (thành) là $c_t$ (đồng/m²); tổng chi phí được rút gọn thành $C(x) = c_{\text{đ}}\, x^2 + \dfrac{4 c_t V}{x}$. Sau khi tối ưu, kỹ sư kết luận chi phí nhỏ nhất đạt được khi cạnh đáy $x = 3$ m. Biết thể tích thùng $V = 36\,\text{m}^3$ và chi phí làm bốn mặt bên là $150\,000$ đồng/m² (tức $150$ nghìn đồng/m²), hãy tìm chi phí $c_{\text{đ}}$ làm mỗi mét vuông đáy.
A $c_{\text{đ}} = 56\,250\text{ đồng/m}^2$
B $c_{\text{đ}} = 400\,000\text{ đồng/m}^2$
C $c_{\text{đ}} = 1\,200\,000\text{ đồng/m}^2$
D $c_{\text{đ}} = 200\,000\text{ đồng/m}^2$
LỜI GIẢI

Diện tích đáy là $x^2$, bốn mặt bên có tổng diện tích $4xh = \dfrac{4V}{x}$ (vì $V = x^2 h$), nên tổng chi phí $C(x) = c_{\text{đ}}\, x^2 + \dfrac{4 c_t V}{x}$ với $x > 0$.

$C'(x) = 2 c_{\text{đ}} x - \dfrac{4 c_t V}{x^2} = 0 \Leftrightarrow 2 c_{\text{đ}} x^3 = 4 c_t V \Leftrightarrow x^3 = \dfrac{2 c_t V}{c_{\text{đ}}}$ — đây là điều kiện cạnh đáy tối ưu (hệ số 2 đến từ đạo hàm của $c_{\text{đ}} x^2$).

Thay $x = 3$ (nên $x^3 = 27$), $c_t = 150\,000$, $V = 36$ vào $x^3 = \dfrac{2 c_t V}{c_{\text{đ}}}$, giải ra $c_{\text{đ}}$: $c_{\text{đ}} = \dfrac{2 c_t V}{x^3} = \dfrac{2 \cdot 150\,000 \cdot 36}{27} = 400\,000$ đồng/m².

$C''(x) = 2 c_{\text{đ}} + \dfrac{8 c_t V}{x^3} > 0$ với mọi $x > 0$, nên $x = 3$ m đúng là điểm cực tiểu chi phí — kết luận của kỹ sư hợp lệ, đáp số trên là đúng.

64% trả lời đúng 204 đúng · 114 sai
← Tìm câu hỏi khác