Câu hỏi
Một công ty cần sản xuất các sản phẩm bằng kim loại có dạng khối lăng trụ tam giác đều có thể tích bằng \(\sqrt[4]{3}\left( {{m^3}} \right)\) rồi sơn lại hai mặt đáy và hai mặt bên. Hỏi diện tích cần sơn mỗi sản phẩm nhỏ nhất bằng bao nhiêu mét vuông?
- A \(6\)
- B \(5\)
- C \(4\sqrt 3 \)
- D \(3\sqrt 3 \)
Phương pháp giải:
Sử dụng công thức tính thể tích lăng trụ \(V = h.S\) với \(h\) là chiều cao lăng trụ, \(S\) là diện tích đáy.
Tính diện tích các mặt cần sơn
Sử dụng bất đẳng thức Cô-si cho ba số không âm \(a;b;c\) ta có \(a + b + c \ge 3\sqrt[3]{{abc}}\) để đánh giá.
Lời giải chi tiết:
Gọi cạnh đáy lăng trụ là \(a;\) chiều cao lăng trụ là \(h\) ta có thể tích lăng trụ đều \(ABC.A'B'C'\) là
\(V = h.{S_{ABC}} = h.\dfrac{{{a^2}\sqrt 3 }}{4}\) . Theo gt ta có \(\dfrac{{{a^2}h\sqrt 3 }}{4} = \sqrt[4]{3} \Rightarrow h = \dfrac{4}{{{a^2}\sqrt[4]{3}}}\)
Diện tích hai mặt đáy và hai mặt bên cần sơn là
\(\begin{array}{l}S = 2{S_{ABC}} + 2{S_{AA'C'C}} = 2.\dfrac{{{a^2}\sqrt 3 }}{4} + 2.a.\dfrac{4}{{{a^2}\sqrt[4]{3}}}\\ = 2.\dfrac{{{a^2}\sqrt 3 }}{4} + 2.\dfrac{4}{{a\sqrt[4]{3}}} = 2\left( {\dfrac{{{a^2}\sqrt 3 }}{4} + \dfrac{2}{{a\sqrt[4]{3}}} + \dfrac{2}{{a\sqrt[4]{3}}}} \right)\\\mathop \ge \limits^{Co - si} 2.3\sqrt[3]{{\dfrac{{{a^2}\sqrt 3 }}{4}.\dfrac{2}{{a\sqrt[4]{3}}}.\dfrac{2}{{a\sqrt[4]{3}}}}} = 6\end{array}\)
Dấu “=” xảy ra khi \(\dfrac{{{a^2}\sqrt 3 }}{4} = \dfrac{2}{{a\sqrt[4]{3}}} \Leftrightarrow a = \dfrac{2}{{\sqrt[4]{3}}}\) .
Chọn A.