Câu hỏi
Trong các khối trụ có cùng thể tích, khối trụ có chiều cao h và bán kính đáy R thỏa mãn điều kiện nào sau đây thì có diện tích toàn phần nhỏ nhất?
- A \(h = 3R\).
- B \(h = 2R\).
- C \(R = 2h\).
- D \(R = 3h\).
Phương pháp giải:
+) Thể tích khối trụ là \(V = \pi {r^2}h\)
+) Diện tích toàn phần của hình trụ là \({S_{tp}} = 2\pi rh + 2\pi {r^2}\).
+) Sử dụng BĐT Cô-si cho 3 số không âm \(a + b + c \ge 3\sqrt[3]{{abc}}\).
Lời giải chi tiết:
Ta có: \(V = \pi {R^2}h \Rightarrow h = \dfrac{V}{{\pi {R^2}}}\)
\(\begin{array}{l}{S_{tp}} = 2\pi Rh + 2\pi {R^2} = 2\pi R.\dfrac{V}{{\pi {R^2}}} + 2\pi {R^2}\\\,\,\,\,\,\,\, = \dfrac{{2V}}{R} + 2\pi {R^2} = \dfrac{V}{R} + \dfrac{V}{R} + 2\pi {R^2} \ge 3\sqrt[3]{{\dfrac{V}{R}.\dfrac{V}{R}.2\pi {R^2}}} = 3\sqrt[3]{{2\pi {V^2}}}\end{array}\)
\({S_{tp}}\min = 3\sqrt[3]{{2\pi {V^2}}}\) khi và chỉ khi \(\dfrac{V}{R} = 2\pi {R^2} \Leftrightarrow \dfrac{{\pi {R^2}h}}{R} = 2\pi {R^2} \Leftrightarrow h = 2R\).
Chọn: B