Enunciado
Cálculo - Cálculo com Geometria Analítica Volume 1 - 3ª Edição - Louis Leithold- Ed: 3º - Capítulo 4.8 - Ex. 45
Um cone circular reto deve ser inscrito em uma esfera com um dado raio. Ache a razão entre a altura e o raio da base do cone de Menor volume possível.
Passo 1
Visualizar o problema
Passo 2
Visualizamdo a figura 2, um corte Transversal. Podemos observar que o raio do cone (rc) é limitado pelo raio da esfera (Re), assim como também h é limitado pelo raio da esfera. Logo podemos fazer r e h como função da esfera.
r varia em relação ao ângulo , logo podemos escrever r = Rcos , visto que r é a projeção horizontal de R, se olharmos para o circulo ( figura 2 )
Para acharmos h podemos montar uma tabelinha, e ver como ele varia com r
Logo podemos escrever h como R + Rsen, logo h = R ( 1 + sen, com .
Sendo o Volume Cone = 1/3 h . Area da Base =
V =
V=
Passo 3
Otimizando nosso problema .
Logo
O que nos leva a :
Visto que são constantes
Passo 4
Uma solução então é
Continuando a solução
Visto que cos²x + sen²x = 1
Fazendo u =
Então temos que cos
O que nos leva a
Passo 5
Visto que nosso intervalo é [0,90°], so nos interessa os ângulos : 0°, 19.5° , 90°.
No exercício 44, descobrimos que 19.5° é o ângulo que nos retorna o maior valor de volume.
Sendo o Volume =
, Que não é nem maior nem menor
Logo a solução é que nos da volume = 0
OU seja, o cone degenerou numa reta.
Passo 6
Queremos h/r
Sendo h = R ( 1 + sen,
r = Rcos
logo
h/r = =
Plotando nosso
h/r =
Resposta
h/r =