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。
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。

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、
52 =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
r2 =―――
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 h
100 125\(\sqrt{\quad}\)2
=π・―――・5\(\sqrt{\quad}\)2=―――――π ………(答)
8 2