13.25
设计一个高效的储料仓需要在限制材料用量的同时最大化容量。考虑一个由圆柱体、平底和半球形屋顶组成的储料仓。目标是在保持表面积不变的前提下最大化总体积,从而有助于降低材料成本。
设底面半径为 r,圆柱高为 h。总体积等于圆柱体积加上半球体积。
总表面积包括平底面、圆柱侧面和半球形屋顶。由于表面积固定,体积受到限制。
为解决这一约束,拉格朗日乘数法引入了一个变量 lambda。该方法将体积的梯度与 lambda 乘以表面积的梯度相关联。
首先,对 h 求导,得到用 r 表示的 lambda 表达式;然后,对 r 求导并代入 lambda,得到 h 与 r 之间的关系。
结果表明,当圆柱体的高度等于其半径时,体积达到最大值。
该条件平衡了圆柱部分和半球部分,并在固定表面积下使体积最大化。
版权所有 © 2026 MyJoVE Corporation。保留所有权利。