题目
练习:要造一个容积为128m³的长方体敞口水池,已知水池侧壁单位造价是底部的2倍,问水池的尺寸应如何选择,方能使其造价最低?
练习:要造一个容积为128m³的长方体敞口水池,已知水池侧壁单位造价是底部的2倍,问水池的尺寸应如何选择,方能使其造价最低?
题目解答
答案
设水池长、宽、高分别为 $x$、$y$、$z$ 米,底部单位造价为 $a$,则总造价为:
\[
S = (xy + 4xz + 4yz)a
\]
由容积约束 $xyz = 128$,利用拉格朗日乘数法或代入消元法求解。
令 $L = xy + 4xz + 4yz + \lambda(xyz - 128)$,求偏导数并令其为零,解得:
\[
x = y = 8, \quad z = 2
\]
或通过代入 $z = \frac{128}{xy}$,最小化函数 $f(x, y) = xy + \frac{512}{x} + \frac{512}{y}$,同样得到:
\[
x = y = 8, \quad z = 2
\]
**答案:** 水池的长、宽、高分别为 $\boxed{8 \text{ 米} \times 8 \text{ 米} \times 2 \text{ 米}}$。