Từ một tấm tôn hình chữ nhật, người ta cuộn thành một chiếc thùng hình trụ không đáy (như hình vẽ). Biết tấm tôn có chu vi bằng \[120{\rm{ }}cm.\] Để chiếc thùng có thể tích lớn nhất thì chiều dài của tấm tôn bằng bao nhiêu cm?

Đáp án: ……….

Gọi chiều dài của tấm tôn là \(x\,\,(\;{\rm{cm}})\) và \(0 < x < 60.\)

Suy ra chiều rộng của tấm tôn là \(60 - x\,\,(\;{\rm{cm}}).\)

Giả sử cuộn tấm tôn theo cạnh có kích thước là \(x\).

Suy ra \(x\) chính là chu vi của đường tròn đáy của khối trụ.

Do đó khối trụ có \(R = \frac{x}{{2\pi }}\) và chiều cao \(h = 60 - x\,\,(\;{\rm{cm}}).\)

Thể tích của khối trụ là: \(V = \pi {R^2}h = \frac{{ - {x^3} + 60{x^2}}}{{4\pi }} = \frac{{x \cdot x \cdot (120 - 2x)}}{{8\pi }}\).

Ta có \(\frac{{x \cdot x \cdot \left( {120 - 2x} \right)}}{{8\pi }} \le \frac{{{{\left( {\frac{{x + x + 120 - 2x}}{3}} \right)}^3}}}{{8\pi }} = \frac{{8\,\,000}}{\pi }\,\,\left( {{\rm{c}}{{\rm{m}}^3}} \right).\)

Dấu  xảy ra khi và chỉ khi \(x = 120 - 2x \Leftrightarrow x = 40\,\,(\;{\rm{cm}}).\)

Đáp án: 40.