Câu hỏi:

08/01/2026 21 Lưu

 Một công ty bánh kẹo muốn sản xuất một loại kẹo có dạng hình nón. Nhân của kẹo làm bằng sô cô la là một hình trụ có bán kính đáy và chiều cao cùng bằng \[{\rm{1}}\,\,{\rm{cm}}\], một đáy của nhân kẹo nằm trên mặt đáy của hình nón và có tâm trùng với tâm đáy hình nón, đường tròn đáy còn lại của hình trụ nằm trên mặt xung quanh của hình nón. Phần còn lại của kẹo được phủ đầy bằng sữa khô (hình vẽ bên). Biết rằng công ty đã thiết kế viên kẹo có thể tích nhỏ nhất để tiết kiệm tối đa nguyên liệu sữa khô. Tính chiều cao của viên kẹo.

Media VietJack

Quảng cáo

Trả lời:

verified Giải bởi Vietjack

Đật \(AM = x\,\,\)\(({\rm{cm}},x > 0)\)

Khi đó chiều cao viên kẹo là \[h = OA\]\[ = x + 1\].

Áp dụng định lý Thalès, ta có: \(\frac{{AM}}{{OA}} = \frac{{EM}}{{OB}}\) hay \(\frac{x}{{x + 1}} = \frac{1}{R}\) suy ra \(R = \frac{{x + 1}}{x}\)

Thể tích viên kẹo là: \(\)

\(V = \frac{1}{3}\pi {R^2}h\)\( = \frac{1}{3}\pi {\left( {\frac{{x + 1}}{x}} \right)^2} \cdot \,\,(x + 1)\)

\( = \frac{1}{3}\pi  \cdot \frac{{{x^3} + 3{x^2} + 3x + 1}}{{{x^2}}}\)\( = \pi \left( {\frac{x}{3} + 1 + \frac{1}{x} + \frac{1}{{3{x^2}}}} \right)\)

\( = \pi \left( {\frac{x}{4} + \frac{1}{x} + \frac{x}{{24}} + \frac{x}{{24}} + \frac{1}{{3{x^2}}} + 1} \right)\)

Áp dụng bất đẳng thức Cauchy, ta có:

\(\frac{x}{4} + \frac{1}{x} \ge 2\sqrt {\frac{x}{4} \cdot \frac{1}{x}} \)\( = 2 \cdot \frac{1}{2} = 1\)

\(\frac{x}{{24}} + \frac{x}{{24}} + \frac{1}{{3{x^2}}} \ge 3\sqrt[3]{{\frac{x}{{24}} \cdot \frac{x}{{24}} \cdot \frac{1}{{3{x^2}}}}}\)\( = 3 \cdot \frac{1}{{12}} = \frac{1}{4}\)

Suy ra \(V \ge \pi \left( {1 + \frac{1}{4} + 1} \right)\)\( = \frac{{9\pi }}{4}\)

Dấu  xảy ra khi và chi khi \(\left\{ {\begin{array}{*{20}{l}}{\frac{x}{4} = \frac{1}{x}}\\{\frac{x}{{24}} = \frac{1}{{3{x^2}}}}\end{array}} \right.\) suy ra \(x = 2\) (TM)

Vậy chiều cao của viên kẹo là \(h = 3\,\,{\rm{cm}}\,.\)

CÂU HỎI HOT CÙNG CHỦ ĐỀ

Lời giải

Gọi \[x,\,y\] (nghìn đồng) lần lượt là giá \[1\] cái bút và \[1\] quyển vở \[\left( {x,\,y > 0} \right)\].

Nam mua \[10\] cái bút và \[15\] quyển vở hết \[200\] nghìn đồngnên ta có: \[10x + 15y = 200\] (1)

Hùng mua \[7\] cái bút và \[14\] quyển vở hết \[175\] nghìn đồng nên ta có: \[7x + 14y = 175\] (2)

Từ (1) và (2) ta có hệ phương trình:

\[\left\{ \begin{array}{l}10x + 15y = 200\\7x + 14y = 175\end{array} \right.\] \[\left\{ \begin{array}{l}2x + 3y = 40\\x + 2y = 25\end{array} \right.\] \[\left\{ \begin{array}{l}2x + 3y = 40\\2x + 4y = 50\end{array} \right.\] \[\left\{ \begin{array}{l}x = 5\\y = 10\end{array} \right.\] (thỏa mãn)

Vậy giá một chiếc bút là \[5\] nghìn đồng, một quyển vở là \[10\] nghìn đồng.