質問<714>
「「円柱」」
日付 2001/12/2
質問者 たか


r=5の球に内接する直円柱の面積が最大のときの、
底面の半径,高さ、体積を求めよ。

お返事(武田)
日付 2001/12/6
回答者 武田



直円柱の表面積とすると、
S=2πr2 +2πrhとなり、
微分して、極大を求めると、計算が難しくなる。

多分、表面積ではなく、側面積のことだろう。
側面積でやると、
S=2πrh

図より、三平方の定理から、
2 =r2 +(h/2)2

S=2πr・2\(\sqrt{\quad}\)(25-r2
 =4πr・\(\sqrt{\quad}\)(25-r2

微分して、
                    -2r
S′=4π・\(\sqrt{\quad}\)(25-r2 )+4πr・―――――――――
                   2\(\sqrt{\quad}\)(25-r2

   100π-8πr2
  =―――――――――
    \(\sqrt{\quad}\)(25-r2

S′=0より、
100π-8πr2 =0
8πr2 =100π

   100
2 =―――
    8

平方根をとると、r>0より、
    10  5 5\(\sqrt{\quad}\)2
∴r=―――=――=――― ………(答)
   2\(\sqrt{\quad}\)2 \(\sqrt{\quad}\)2  2

高さh=2\(\sqrt{\quad}\)(25-r2

          100
   =2\(\sqrt{\quad}\)(25-―――)=\(\sqrt{\quad}\)50=5\(\sqrt{\quad}\)2 ………(答)
           8

体積V=πr2

      100     125\(\sqrt{\quad}\)2
   =π・―――・5\(\sqrt{\quad}\)2=―――――π ………(答)
       8        2