📌 Đề bài (Trả lời ngắn):
Từ một tấm tôn hình chữ nhật có kích thước $50\text{ cm} \times 80\text{ cm}$, người ta cắt bỏ ở bốn góc bốn hình vuông bằng nhau có cạnh bằng $x\text{ (cm)}$ rồi gấp các mép lại theo đường nét đứt để tạo thành một chiếc hộp không nắp dạng hình hộp chữ nhật. Tìm $x$ (theo đơn vị xentimét) sao cho thể tích của chiếc hộp thu được đạt giá trị lớn nhất.
📚 Phương pháp giải & Lý thuyết trọng tâm
Tương tự như bài toán cắt gấp hộp từ tấm bìa hình vuông, ta thực hiện theo các bước sau:
- Bước 1: Xác định điều kiện của ẩn $x$: Do mỗi mép bị cắt đi $2x$ nên $0 < 2x < 50 \iff 0 < x < 25$.
- Bước 2: Thiết lập hàm số thể tích hình hộp: $V(x) = \text{chiều cao} \times \text{chiều dài đáy} \times \text{chiều rộng đáy} = x(80 – 2x)(50 – 2x)$.
- Bước 3: Ứng dụng đạo hàm tìm giá trị lớn nhất bằng phương pháp khảo sát hàm số để tìm giá trị tối ưu trên khoảng $(0; 25)$.
💡 LỜI GIẢI CHI TIẾT & CÁCH GIẢI TỪNG BƯỚC
1. Xác định kích thước của chiếc hộp sau khi gập:
- Chiều cao của hộp: $h = x\text{ (cm)}$.
- Chiều rộng của đáy hộp: $a = 50 – 2x\text{ (cm)}$.
- Chiều dài của đáy hộp: $b = 80 – 2x\text{ (cm)}$.
Điều kiện hình học của $x$: $\begin{cases} x > 0 \\ 50 – 2x > 0 \\ 80 – 2x > 0 \end{cases} \iff 0 < x < 25$.
2. Thiết lập hàm thể tích $V(x)$ của khối hộp:
$$V(x) = x(50 – 2x)(80 – 2x) = x \cdot 4(25 – x)(40 – x) = 4(x^3 – 65x^2 + 1000x)$$
3. Tìm giá trị lớn nhất của $V(x)$ trên khoảng $(0; 25)$:
Lấy đạo hàm bậc nhất của $V(x)$:
$$V'(x) = 4(3x^2 – 130x + 1000)$$
Cho $V'(x) = 0 \iff 3x^2 – 130x + 1000 = 0$.
Giải phương trình bậc hai:
$$\Delta’ = (-65)^2 – 3 \cdot 1000 = 4225 – 3000 = 1225 = 35^2$$
$$\implies \left[\begin{array}{l} x = \dfrac{65 + 35}{3} = \dfrac{100}{3} \approx 33{,}33 \quad (\text{loại do } x < 25) \\[8pt] x = \dfrac{65 – 35}{3} = 10 \quad (\text{thỏa mãn } 0 < x < 25) \end{array}\right.$$
4. Bảng biến thiên:
Vì $V'(x) > 0$ với mọi $x \in (0; 10)$ và $V'(x) < 0$ với mọi $x \in (10; 25)$ nên hàm số $V(x)$ đạt cực đại duy nhất tại điểm $x = 10$.
Khi đó, thể tích lớn nhất đạt được là:
$$V_{\max} = V(10) = 10 \cdot (50 – 20) \cdot (80 – 20) = 10 \cdot 30 \cdot 60 = 18000\text{ cm}^3 = 18\text{ lít}.$$

Để lại phản hồi