第一步,设圆柱形电池壳高为h,底面半径为r,根据题意可得电池壳的体积V=πr²h=0.12m³。因为造价和表面积相关,需要求出总造价函数。
圆柱体的表面积S=2πrh+2πr²(上下底面和侧面),上底面造价为20元/m²,下底面和侧面造价为40元/m²。
得出总造价W=20πr² + 40(2πrh)=20πr² + 80πrh。
要求在体积一定的前提下,即πr²h=0.12,令h=0.12/(πr²),代入总造价函数得到:
W=20πr² + 80πr*0.12/(πr²) = 20πr² + 9.6/r。
为了使造价成本最少,需对W求关于r的最小值。对W求导数并让它等于0,得到:
dW/dr = 40πr - 9.6/r² = 0。
解这个方程得出最优的r值。求解这个方程需要数值方法来得到近似解,因为这不是一个简单的代数解。得到r的最优值,再反推h的值,得出造价最低时的电池壳尺寸。
最后,把最优的r值代回总造价函数W中,计算得到的最小造价。