Μια βιομηχανια θελει να κατασκευασει ενα ημερολογιο σε ενα φυλλο χαρτιου με εμβαδον 800cm.τα περιθωρια αριστερα και δεξια ειναι 4cm, ενω πανω και κατω 2 cm.να βρειτε τις διαστασεις του φυλλου, ωστε η ωφελιμη επιφανεια να ειναι μεγιστη
Έστω x σε cm η οριζόντια διάσταση και y σε cm η κατακόρυφη διάσταση του χαρτιού. Η ωφέλιμη επιφάνεια έχει πλευρές:
X=x-2*4=x-8 όπου x,X σε cm
Y=y-2*2=y-4 όπου y,Y σε cm
Για να υπάρχει ωφέλιμη επιφάνεια πρέπει:
Χ>0 => x>8 cm
Υ>0 => y>4 cm
Το εμβαδόν της επιφάνειας του χαρτιού είναι E=xy όπου E=800 cm^2. Έχουμε:
xy=800 => y=800/x όπου x>8
Επειδή y>4 τότε 800/x>4 => x<200
Άρα πρέπει να ισχύει 8<x<200
Το εμβαδόν της ωφέλιμης επιφάνειας είναι:
Εωφ=XY=(x-8 )(y-4)=(x-8 )[(800/x)-4]=-(6400/x)-4x+832=f(x)
Στην παραπάνω έκφραση το x εκφράζεται σε cm και το Εωφ σε cm^2
Άρα f(x)=-(6400/x)-4x+832 όπου 8<x<200. Το πεδίο ορισμού της f είναι το Α=(8,200).
Η f είναι συνεχής και παραγωγίσιμη στο (8,200) με πρώτη παράγωγο f΄(x)=[6400/(x^2)]-4=[6400-4(x^2)]/(x^2)
f΄(x)=0 => 4(x^2)=6400 => x^2=1600 => x=40 καθώς 8<x<200
H f είναι συνεχής στο (8,40], παραγωγίσιμη στο (8,40) και ισχύει f΄(x)>0 για κάθε x στο (8,40). Επομένως η f είναι γνησίως αύξουσα στο (8,40]. H f είναι συνεχής στο [40,200), παραγωγίσιμη στο (40,200) και ισχύει f΄(x)<0 για κάθε x στο (40,200). Επομένως η f είναι γνησίως φθίνουσα στο [40,200).
Επειδή η f είναι συνεχής στο (8,200), γνησίως αύξουσα στο (8,40] και γνησίως φθίνουσα στο [40,200) τότε παρουσιάζει ολικό μέγιστο στο x0=40 με τιμή f(40)=736.
Άρα η ωφέλιμη επιφάνεια γίνεται μέγιστη για x=x0=40 cm και y=y0=800/x0=800/40=20 cm.
Η μέγιστη τιμή της ωφέλιμης επιφάνειας είναι Εωφ0=f(40)=736 cm^2