Matemáticas, pregunta formulada por karendayanamercadoc, hace 10 meses

¿Cuáles son las dimensiones del cilindro circular recto de máxima área lateral que puede inscribirse en una esfera de radio de ocho pulgadas?

Respuestas a la pregunta

Contestado por condehernandezt
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Respuesta:

Explicación paso a paso:

Si cortas la esfera con un plano que contenga al eje del cilindro, y otro perpendicular a ese mismo eje, (también al centro de la esfera), se forma un triángulo rectángulo  

formado por R (hipotenusa) y radio de la esfera, y por catetos a  

r radio del cilindro y h/2 mitad de su altura. Por Pitágoras podemos  

escribir  

R^2 = r^2 + (h/2)^2 = r^2 + h^2 /4  

Si R = 8 ----> R^2 = 64 reemplazando este valor  

64 = r^2 + h^2 /4 si multiplicamos ambos miembros por 4  

256 = 4 *r^2 + h^2 si despejo h y saco la raíz  

h = √(256 - 4*r^2) = 2 *√ (64 - r^2)  

El área lateral del cilindro es  

AL = 2 *π *r *h reemplazando el valor de h hallado  

AL = 4 *π *r *√ (64 - r^2)  

Calculemos la derivada de AL respecto a r  

d(AL)/dr = 4 *π *(√ (64 - r^2) + r *( - r / √ (64 - r^2)  

d(AL)/dr = 4 *π *(√ (64 - r^2) - r^2/ √ (64 - r^2) )  

La igualamos a 0 para sacar el máximo (o también el mínimo) y obtenemos  

√ (64 - r^2) = r^2/ √ (64 - r^2) multiplicando por √ (64 - r^2)  

(64 - r^2) = r^2, despejando r y sacando la raíz  

r = √ (64 /2) = 8 /√2 racionalizando denominador  

r = 4 *√ 2 = 5.657 pulg  

Calculemos h = 2 *√ (64 - r^2) = 2 *√ (64 - 32) = 2 *√ 32 = 8 *√2 = 11.313 pulg  

Verificamos si  

64 = r^2 + h^2 /4 = (4 *√ 2 )^2 + (8 *√ 2)^2 /4  

64 = 32 + 32  

Cumple  

Luego el radio del cilindro es 4 *√ 2 = 5.657 pulg y su altura 8 *√2 = 11.313 pulg  

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