小明打算為自己的愛犬多比建一間狗屋,右圖所示為這間狗屋及其設計圖,它的底部是一個正方體,而頂部是一個三角柱體。設狗屋的底部正方體邊長為\(\;x\),而它頂部三角形的高為\(\;h\),則這間狗屋的體積為
\[\displaystyle V = x^3 + \frac{1}{2}x^2 h\]小明決定這間狗屋的體積為\(\;V=30\),所以它的底長和高的關係為
\begin{align*} h = \frac{60-2x^3}{x^2} \end{align*}試完成下表(答案需以分數表示,並化至最簡):
底長\(\;x\) | \(1\) | \(3/2\) | \(2\) | \(5/2\) | \(3\) |
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頂部的高\(\;h\) |
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![]() |
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在上一節,我們發現當體積不變時,狗屋的底部越長,頂部的高度就越短,反之亦然。小明希望狗屋的表面面積越少越好,以便盡量節省材料,那麼他應該選擇甚麼底長和頂高呢?
在附設的模擬模型中,藍線顯示高度\(\;h\;\)和底長\(\;x\;\)的關係,而綠線則顯示表面面積\(\;A\)(不含最底的正方形)和底長\(\;x\;\)的關係。
現在請移動數值滑桿來輸入狗屋的體積\(\;V\;\)和底長\(\;x\),觀察狗屋高度和表面面積的變化,並完成下表(答案以小數點後兩位表示)。
\(V\) | \(30\) | \(60\) | \(100\) |
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使\(\;A\;\)最小的\(\;x\) | |||
使\(\;A\;\)最小的\(\;h\) | |||
最小的\(\;A\) |