Câu hỏi

Bạn An có một tâm bìa hình tròn như hình vẽ. An muốn biến hình tròn đó thành một cái phễu hình nón. Khi đó An phải cắt bỏ hình quạt tròn OAB rồi dán hai bán kính OA và OB lại với nhau. Gọi x là góc ở tâm hình quạt tròn dùng để làm phễu. Tìm x để thể tích phễu lớn nhất.

 

  • A

     \(\frac{\pi }{4}\)                                            

  • B

     \(\frac{2\sqrt{6}\pi }{3}\)                                          

  • C

     \(\frac{\pi }{3}\)                                            

  • D  \(\frac{\pi }{2}\)

Phương pháp giải:

Tính độ dài cung AB chính là chu vi đường tròn đáy của hình nón, suy ra bán kính đáy r của hình nón.

Sử dụng công thức \(h=\sqrt{{{l}^{2}}-{{r}^{2}}}\) suy ra độ dài đường cao của hình nón.

Sử dụng công thức tính thể tích hình nón \(V=\frac{1}{3}\pi {{r}^{2}}h\)

Lời giải chi tiết:

Độ dài cung AB là xR cũng chính là chu vi đáy của hình nón \(\Rightarrow r=\frac{xR}{2\pi }\)

\(\Rightarrow h=\sqrt{{{R}^{2}}-\frac{{{x}^{2}}{{R}^{2}}}{4{{\pi }^{2}}}}=\frac{R}{2\pi }\sqrt{4{{\pi }^{2}}-{{x}^{2}}}\)

\(\Rightarrow \) Thể tích của hình nón \(V=\frac{1}{3}\pi {{\left( \frac{xR}{2\pi } \right)}^{2}}.\frac{R}{2\pi }\sqrt{4{{\pi }^{2}}-{{x}^{2}}}=\frac{\pi }{3}.{{\left( \frac{R}{2\pi } \right)}^{3}}{{x}^{2}}\sqrt{4{{\pi }^{2}}-{{x}^{2}}}\)

Xét hàm số 

\(f'\left( x \right) = 2x\sqrt {4{\pi ^2} - {x^2}}  + {x^2}\frac{{ - x}}{{\sqrt {4{\pi ^2} - {x^2}} }} = \frac{{2x\left( {4{\pi ^2} - {x^2}} \right) - {x^3}}}{{\sqrt {4{\pi ^2} - {x^2}} }} = 0 \Leftrightarrow \left[ \begin{array}{l}x = 0\\2\left( {4{\pi ^2} - {x^2}} \right) = {x^2}\end{array} \right. \Leftrightarrow \left[ \begin{array}{l}x = 0\\x = \frac{{2\sqrt 6 }}{3}\pi \end{array} \right.\)

Lập BBT ta thấy \(f{{\left( x \right)}_{\max }}=f\left( \frac{2\sqrt{6}}{3}\pi  \right)\).

Chọn B.


Luyện Bài Tập Trắc nghiệm Toán 12 - Xem ngay