Bạn Minh muốn làm một chiếc thùng hình trụ không đáy từ nguyên liệu là mảnh tôn hình tam giác đều \[ABC\] có cạnh bằng \[90{\rm{ }}\left( {{\rm{cm}}} \right)\]. Bạn muốn cắt mảnh tôn hình chữ nhật \[MNPQ\] từ mảnh tôn nguyên liệu (với \[M\], \[N\] thuộc cạnh \[BC\]; \[P\], \[Q\] tương ứng thuộc cạnh \[AC\] và \[AB\]) để tạo thành hình trụ có chiều cao bằng \[MQ\]. Thể tích lớn nhất của chiếc thùng mà bạn Minh có thể làm được là

Lời giải

Chọn C

Gọi \[I\] là trung điểm \[BC\]. Suy ra \[I\] là trung điểm \[MN\]. Đặt \[MN = x\], \[\left( {0 < x < 90} \right)\].

Ta có: \(\frac{{MQ}}{{AI}} = \frac{{BM}}{{BI}}\)\( \Leftrightarrow MQ = \frac{{\sqrt 3 }}{2}\left( {90 - x} \right)\); gọi \(R\) là bán kính của trụ \( \Rightarrow R = \frac{x}{{2\pi }}\).

Thể tích của khối trụ là: \({V_T} = \pi {\left( {\frac{x}{{2\pi }}} \right)^2}\frac{{\sqrt 3 }}{2}\left( {90 - x} \right) = \frac{{\sqrt 3 }}{{8\pi }}\left( { - {x^3} + 90{x^2}} \right)\)

Xét \(f\left( x \right) = \frac{{\sqrt 3 }}{{8\pi }}\left( { - {x^3} + 90{x^2}} \right)\) với \(0 < x < 90\), \(f'\left( x \right) = \frac{{\sqrt 3 }}{{8\pi }}\left( { - 3{x^2} + 180x} \right)\), \(f'\left( x \right) = 0 \Leftrightarrow \left[ {\begin{array}{*{20}{c}}{x = 0}\\{x = 60}\end{array}} \right.\).

Khi đó suy ra \[\mathop {\max }\limits_{x \in (0;90)} f\left( x \right) = f\left( {60} \right) = \frac{{13500.\sqrt 3 }}{\pi }\].