Zakład produkcyjny dostał zlecenie produkcji prostopadłościennych pudełek (całkowicie otwartych od góry) o objętości 60,75 litra. Dno pudełka ma być kwadratem i żaden z jego wymiarów nie może przekraczać 67,5 cm. Na koszt wykonania pudełka składają się – koszt wykonania 1cm^3 dna w wysokości 48 gorszy oraz koszt wykonania 1cm^3 ściany bocznej w wysokości 36 groszy.
Oblicz wymiary pudełka, dla których koszt jego produkcji będzie najmniejszy.


Odpowiedź :

Optymalizacja - prostopadłościan.

  1. Na podstawie treści mamy równania:
    [tex]abc = 60,75 [dm^3][/tex]
    [tex]a=b < 6,75 [dm][/tex]
    [tex]c < 6,75 [dm][/tex]
    oraz koszty wykonania:
    - podstawy [tex](10a)^2* 0,48[/tex] złotych
    - ściany bocznej [tex]100ac * 0,36[/tex] złotych
    gdzie wymiary [tex]a,b,c[/tex] są w [tex]dm^3[/tex]
  2. Stąd (oznaczając [tex]c \equiv H[/tex] oraz [tex]b \equiv a[/tex]) mamy:
    [tex]a^2H = 60,75\\H = 60,75 /a^2[/tex]
  3. Zaś funkcja opisująca koszty wykonania (biorąc za argument [tex]a[/tex]):
    [tex]f(a) = 2*100a^2 *0,48 + 4 * 100 aH*0,36 = \\=96a^2 + 144 a * 60,75/a^2 = 96 a^2 + 8748/a[/tex]
  4. By znaleźć minimum liczymy pochodną:
    [tex]f'(a) = 96*2a + 8748 * (-1 a^{-2}) = 192 a -8748/a^2[/tex]
    którą przyrównujemy do zera:
    [tex]192a - 8748/a^2 = 0\\a = 45,5625/a^2\\a^3 = 45,5625\\a \approx 3,5717 [dm][/tex]
  5. Zaś stąd wysokość:
    [tex]H \approx 4,7622 [dm][/tex]

Wzór na pochodną funkcji [tex]f(x) = a x^n[/tex] jest postaci: [tex]f'(x) = anx^{n-1}[/tex]