一辺の長さが6の正方形ABCDを底辺とする正四角錐P-ABCDがあり、
PA=PB=PC=PD=6である。その内部に底辺の円が正方形ABCD上にあり、
4つの側面に接する円柱を作る。
円柱の体積と体積の最大値を求める問題が分かりません。
教えてください。
一辺の長さが6の正方形ABCDを底辺とする正四角錐P-ABCDがあり、
PA=PB=PC=PD=6である。その内部に底辺の円が正方形ABCD上にあり、
4つの側面に接する円柱を作る。
円柱の体積と体積の最大値を求める問題が分かりません。
教えてください。
図が書ければいいのですが・・・
ちょっと自信ありませんが、ご勘弁を
四角錐の頂点から底面の正方形に垂直で一辺に並行な面で切ると、
底辺6他の2辺が3\(\sqrt{\quad}\)3の二等辺三角形になります。
その二等辺三角形の高さは3\(\sqrt{\quad}\)2となります。
その二等辺三角形に内接する長方形の底辺を2x、高さをyとすると、
問題の円柱の体積は、π\(x^{2}\)yとなります。
また、三角形の相似から
(3\(\sqrt{\quad}\)2-y):x=3\(\sqrt{\quad}\)2:3 となり
y=3\(\sqrt{\quad}\)2-xとなります。
従って、円錐の体積をV=f(x)とすると
V=f(x)=π(-\(x^{3}\)+3\(\sqrt{\quad}\)2・\(x^{2}\))・・・①
xで微分して
f'(x)=-3πx(x-2\(\sqrt{\quad}\)2)
x>0でなければならないから
f'(x)=0とするとx=2\(\sqrt{\quad}\)2
0<x<2\(\sqrt{\quad}\)2 のとき f'(x)>0
x>2\(\sqrt{\quad}\)2 のとき f'(x)<0 より
Vはx=2\(\sqrt{\quad}\)2のとき極大かつ最大となる。
そのとき①より
V=(24-16\(\sqrt{\quad}\)2)π
計算は確認してないのでかなり怪しいです(汗
底円の半径が決まれば、題意を満たす(4つの側面に接する)円柱の高さは
決まってしまいますから、前者を変数にして体積を記述して、
あとは単に微分して増減表書けばいいだけですね。