题目

问一道高数应用题
设排水沟的横截面积一定,横断面的上部为半圆形,下部为矩形,圆半径R与矩形高H之比为何值的时候,使得建沟所用材料最省.

提问时间：2021-03-03

答案

假设横截面积为S,高度H=k*R (k>0)
则S = 1/2 * PI * R^2 + 2*R*k*R = (PI/2 + 2k) * R^2
所以2k = S/(R^2) - PI/2 --- (1)
又横截面周长
L = PI * R + 2k * R + 2R
= (S/R^2 + PI/2 + 2) * R
= S * 1/R + (PI/2 + 2) * R
当加号两边相等时有最小值根号下(PI+4)*S
此时S/R = R*(PI/2 + 2)
即S = (PI/2 + 2) * R^2
带入(1)得到k = 1
也就是H=R的时候最节省.