Uma chapa retangular de metal tem 5m de largura e 8m de comprimento. Cortam-se quadrados coerentes com seus cantos. A chapa resultante deve ser dobrada e soldada de modo a formar uma caixa aberta em cima (sem tampa). Como se pode obter com este processo uma caixa de volume máximo?
Crie uma conta e ajude outras pessoas compartilhando seu conhecimento!
Seja \(x\) o lado do quadrado que serão cortados.
Um dos lados ficará:
\(8-x-x=8-2x\)
uma vez que serão um quadrado em cada uma das pontas
O outro lado ficará:
\(5-x-x=5-2x\)
A altura da caixa será \(x\)
Assim o volume será:
\(V= (8-2x)(5-2x)x\\ V=(8-2x)(5x-2x^2)\\ V=(8-2x)(5x-2x^2)\\ V=40x-16x^2-10x^2+4x^3\\ V=40x-26x^2+4x^3\)
Vamos encontrar os pontos criticos, derivando e igualando a zero:
\(\frac{d}{dx}\left(40x-26x^2+4x^3\right)\\ 40-52x+12x^2=0\\ \)
Resolvendo por bhaskara:
\(x_{1,\:2}=\frac{-\left(-52\right)\pm \sqrt{\left(-52\right)^2-4\cdot \:12\cdot \:40}}{2\cdot \:12}\\ x=\frac{-\left(-52\right)+\sqrt{\left(-52\right)^2-4\cdot \:12\cdot \:40}}{2\cdot \:12}:\quad \frac{10}{3}\\ x=\frac{-\left(-52\right)-\sqrt{\left(-52\right)^2-4\cdot \:12\cdot \:40}}{2\cdot \:12}:\quad 1\)
\(x=\frac{10}{3},\:x=1\)
Vamos verificar o sinal da função para x<1; \(1<x<\frac{10}{3}\)e \(x>\frac{10}{3}\)
Para \(x<1\)
\(x=0\)
\(40-52\cdot \:0+12\cdot \:0^2=40\) positiva
Para \(1<x<\frac{10}{3}\)
\(x=2\)
\(40-52\cdot \:2+12\cdot \:2^2=-16\) negativa
Para \(x>\frac{10}{3}\)
\(x=5 \)
\(0-52\cdot \:5+12\cdot \:5^2=80\)
Veja que, para \(x<1\) a função é positiva e portanto crescente . Para \(x>\frac{10}{3}\)ela também é crescente. Sabemos que \(x=\frac{10}{3},\:x=1\) são os pontos de minimo ou máximo.
Como antes de \(1\) a função está crescendo, significa que quando ela chegar no \(1\) será o seu ponto de máximo.
Como depois de \(\frac{10}{3}\) a função está crescendo significa que o \(\frac{10}{3}\) é um ponto de minimo, ou seja, a função continua aumentand depois dele.
Assim, o nosso ponto de máximo é \(x=1\)
Para que o volume seja máximo, o lado dos quadrados recortados devem ser igual a \(\boxed{1}\).
Para escrever sua resposta aqui, entre ou crie uma conta.
Compartilhar