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问题: 圆锥的体积为定值V,则其表面积最小值S为多少?请用V的代数式表示,谢谢!

圆锥的体积为定值V,则其表面积最小值S为多少?请用V的代数式表示,谢谢!

解答:

设底面圆半径为R,则底面面积为S1=πR^2.

从而,高为H=3V/(πR^2).
所以,母线长L=√[H^2+ R^2]=√{[3V/(π R^2)]^2+R^2}

又因为底面周长C=2πR,
所以,侧面积S2=(1/2)*C*L=√[(9V)^2/(R^2)+(π^2)(R)^4].

表面积S=S1+S2=πR^2+√[(9V)^2/(R^2)+(π^2)(R)^4],

令x=πR^2,则S-x=√[(9πV)^2/x+x^2],
两边平方 S^2-2S*x+x^2=(9πV)^2/x+x^2,
化简 2S*(x^2)-(S^2)*x+(9πV)^2=0.

把上式看作x的二次方程,因为x是实数,
所以必有 △=[-(S^2)]^2-4*(2S)*(9πV)^2≥0,
即 S^3≥648*(πV)^2

所以表面积S的最小值为Smin=[(648*π^2)^(1/3)]*V^(2/3).