[wiskunde] Extremumvraagstuk

Moderators: ArcherBarry, Fuzzwood

Berichten: 772

Extremumvraagstuk

Hallo,
 
Ik geraak niet uit volgende extremumprobleem. De opgave luidt als volgt:
 
Beschouw een omwentelingsketel met hoogte H steunend op een cirkelvormig grondvlak met straal R. In de kegel beschouwen we een cilinder die steunt op hetzelfde grondvlak en reikt tot aan de mantel van de kegel. Bereken de straal r van de cilinder zo, dat de totale oppervlakte van de cilinder (onder- en bovenoppervlak inclusief) maximaal is. Merk op dat r dus functie zal zijn van de gegeven R en H. Maak onderscheid tussen  H > 2 R en H < 2 R
 
Ik ben als volgt begonnen aan dit probleem:
 
\( A_{cilinder}=2 r \pi h + 2(\pi r^2) \)
 
\( \frac{r}{h}=\frac{R}{H} \)
 
 
\( h = \frac{r H}{R} \)
 
\( A_{cilinder} = 2\pi r + \frac{rH}{R} + 2 \pi r^2 \)
 
\( A_{cilinder} = 2\pi r^2 \frac{H}{R} + 2\pi r^2 \)
 
\( \frac{dH_{cil}}{dr} = 4\pi\frac{rH}{R}+4\pi r = 0 \)
 
\( \frac{dH_{cil}}{dr} = r (4\pi \frac{H}{R}+4\pi) = 0 \)
 
Is dit tot hiertoe al correct? Hoe moet het hierna verder?
 
Bedankt!
 
PS. Ik heb een schets van dit probleem, maar helaas wel geen scanner zodat ik geen foto kan posten.
 
 

Gebruikersavatar
Moderator
Berichten: 51.265

Re: Extremumvraagstuk

Opmerking moderator

NW_ schreef:  
PS. Ik heb een schets van dit probleem, maar helaas wel geen scanner zodat ik geen foto kan posten.
 
Een foto is met vrijwel elke gsm zó gemaakt, geüpload naar je computer, beetje verstandig bewerkt in Paint of zo (relevante deel uitknippen, verkleinen tot een acceptabel formaat), weer opgeslagen als jpg en vervolgens geüpload als bijlage.   ;)
ALS WIJ JE GEHOLPEN HEBBEN...
help ons dan eiwitten vouwen, en help mee ziekten als kanker en zo te bestrijden in de vrije tijd van je chip...
http://www.wetenscha...showtopic=59270

Gebruikersavatar
Pluimdrager
Berichten: 10.058

Re: Extremumvraagstuk

\( \frac{r}{h}=\frac{R}{H} \)
 
 
Hoe kom je aan deze verhouding?

Berichten: 772

Re: Extremumvraagstuk

\( \frac{r}{h}=\frac{R}{H} \)
 
Deze verhouding volgt uit de gelijkvormigheid van de driehoeken, en drukt uit dat de R/H (verhouding straal hoogte van de kegel) gelijk is aan r/h (verhouding straal hoogte van de cilinder).
 
Hier de bijlage horende bij het extremumvraagstuk.
Bijlagen
Extremum.jpg
Extremum.jpg (4.38 KiB) 296 keer bekeken

Gebruikersavatar
Pluimdrager
Berichten: 10.058

Re: Extremumvraagstuk

Je hebt de gelijkvormige drhkn in beeld, een kleine drhk met r (basis) en de grotere met R (basis) en H (hoogte).
Wat is de hoogte van de kleine drhk ... (pas op dat is niet h!)

Berichten: 772

Re: Extremumvraagstuk

Oh ja dit is dom. In plaats van
 
\(\frac{R}{H}=\frac{r}{h} \)
 
Moet natuurlijk staan:
 
\(\frac{R}{H}=\frac{r}{H-H} \)
 
Dan komt h overeen met:
 
\( h=H-\frac{H r}{R} \)
 
\( h= H\frac{R-r}{R} \)
 
Klopt dit tot dusver?

Gebruikersavatar
Pluimdrager
Berichten: 10.058

Re: Extremumvraagstuk

NW_ schreef: Oh ja dit is dom. In plaats van
 
\(\frac{R}{H}=\frac{r}{h} \)
 
Moet natuurlijk staan:
 
\(\frac{R}{H}=\frac{r}{H-H} \)
 
H-H=0 dus dat zal je niet bedoelen ...

Berichten: 772

Re: Extremumvraagstuk

Ik bedoel H-h (dus dit is de lengte van de opstaande zijde bij de kleine rechthoek).
 
Foutje vloeit voort uit het feit dat ik nog maar moeizaam met de Latex formules overweg kan en bijgevolg mijn formules vaak moet nog bewerken om het juiste te bekomen.

Gebruikersavatar
Pluimdrager
Berichten: 10.058

Re: Extremumvraagstuk

Ik ken het probleem. alleen moet je altijd (jezelf) controleren ...
Maar ga verder ...

Gebruikersavatar
Pluimdrager
Berichten: 6.590

Re: Extremumvraagstuk

NW, de laatste formule in bericht nummer:6 die klopt wel.
maak eens een tekening van de situatie in het platte vlak
teken de kegel als een gelijkbenige driehoek en teken daarin een rechthoek (de cilinder)

Berichten: 772

Re: Extremumvraagstuk

Ik heb de formule voor A nu opnieuw uitgeschreven:
 
\( A_{cilinder} = 2\pi r h + 2 \pi r^2 \)
 
\( A_{cilinder} = 2\pi r H \frac{R-r}{R} + 2\pi r^2 \)
 
Hoe moet ik verder?

Gebruikersavatar
Pluimdrager
Berichten: 10.058

Re: Extremumvraagstuk

r is je variabele ... ? Eens?
Dus kijk je met de afgeleide van A naar r, naar een extreem ... . Eens?

Gebruikersavatar
Pluimdrager
Berichten: 6.590

Re: Extremumvraagstuk

ik zou voordat je de eerste afgeleide bepaald, die laatste formule een beetje fatsoeneren.
volgens mij geldt:
\(A_{cilinder}=2 \pi \frac{H}{R} \cdot (R.r-r^2) + 2 \pi r^2\)
nu uitvermenigvuldigen
dan krijgen we de algebraische som van 3 termen
in de laatste 2 termen zie je staan
\(2 \pi r^2\)
haal dit buiten de haakjes
 
 

Berichten: 772

Re: Extremumvraagstuk

Als ik dit uitwerk dan bekom ik als uitdrukking voor de oppervlakte van de cilinder:
 
\( A_{cilinder} = 2\pi H r - 2 \pi H r^2 + 2 \pi r^2 \)
 
Berekening van de eerste afgeleide levert:
 
\( \frac{dS}{dr} = 2 \pi H r - 2 \pi r^2 (H-1) = 0 \)

Gebruikersavatar
Pluimdrager
Berichten: 6.590

Re: Extremumvraagstuk

NW, beide formules in je laatste bericht  kloppen niet.
probeer het nog eens opnieuw.

Reageer