Tengo el siguiente problema matemático:
El volumen de un canal de regadío abierto, cuya sección transversal es un trapezoide, es máximo si el área del trapezoide es máxima. Considere que el canal esta lleno. Sea L la longitud del perímetro en contacto con el agua ( L = 60m). Los laterales del trapezoide son iguales y tienen el mismo angulo de inclinación ¿cuales son las dimensiones del fondo, de los laterales y el angulo de modo que el volumen del canal sea máximo?
porfavor ayuda (por si acaso el angulo que se refiere es el externo de los laterales)
Copyright © 2024 Q2A.ES - All rights reserved.
Answers & Comments
Verified answer
El volumen no es tan interesante, como la longitud no se cambia;
importante es el área del trapecio.
\ . . . . . . . . . . . . .∕ a
..\ . . . . . . . . . . ∕ ↵
...\ . . . . . . . . . ∕
....\________∕ α_
↑x . . ➚ c
L = 2⋅a + c (los lados laterales sean A, una de las bases C)
buscado: área máxima del trapecio
α no sea dentro del trapecio sino afuera
área de un trapecio: A = ½⋅(suma de los lados de base)⋅altura
Un lado de base es C, el otro (¡no dentro de L!) es la suma C+2X.
Necesitamos una función por lo que será extremo - el área:
A = f(c,x,h) = ½ ⋅ [c + (c+2x) ] ⋅ h
¡Pero sólo UNA variable independiente es posible si queremos derivar (en la escuela)!
Tienes condiciones laterales (entre las variables):
altura H en un triángulo rectángulo:
con un cateto X, otro cateto la altura H y el ángulo α (hipotenusa A)
tanα = h/x → h=x ⋅ tanα
L=c+2a con L=60 [m] → ... c=60-2a
A = f(a,x,α) = ½ ⋅ { (60-2a) + [(60-2a)+2x ] } ⋅ x ⋅ tanα
cosα = x/a → x=a⋅cosα
A = f(a,α) = ½ ⋅ { (60-2a) + [(60-2a)+2(a⋅cosα) ] } ⋅ (a⋅cosα) ⋅ tanα
Hasta aquí no es el camino mejor pero puedes ver el principio,
ya no tenemos tres variable independientes, sino sólo dos.
A ver ¿qué condición lateral aún encontramos...(entre a y α)?
Entre A, X y H hay el teorema del PITÁGORAS:
x² + h² = a²
Aquí es posible sustiuir X y H por ejemplo así:
x=a⋅cosα _____ o bien _____ h=x ⋅ tanα = h=(a⋅cosα) ⋅ tanα
Después hay que eliminar una de las variables α ó a.
Pero será una función monstruoso...
Voy a buscar mi tarea similar...
Buenas noches
= = = = = = = = = = = = = = = = 11 horas más tarde = = = = = = = = = =
He encontrado mi tarea y creo que falta un dato,
bien el ángulo (en general de 60°)
bien las partes laterales del trapezio.
Otra vez hasta aquí: A = f(c,x,h) = (c+x)⋅h
c = 60-2a
x = √(a²-h²)
h=a⋅sinα
A=f(a,α) = (60-2a+√(a²-a²⋅sen²α) ) ⋅ a ⋅ senα
Con a²-a²⋅sen²α = a²(1-sen²α) = a²⋅cos²α sigue:
A=f(a,α) = (60-2a+a⋅cosα) ⋅ a ⋅ senα
Saludos