4.9-bo'lim : Ko'proq optimallashtirish
6. Quvur bo'lagi 18 fut kenglikdagi koridor bo'ylab olib ketilmoqda. Yo'lakning oxirida to'g'ri burchakli burilish mavjud va koridor 12 metr kengligida torayadi. Koridorda burilish bo'ylab ko'tarilishi mumkin bo'lgan eng uzun quvur (har doim gorizontal holatda) nima?

Yechim
Keling, barcha muhim miqdorlar berilgan quvur va koridorlarning tezkor eskizini boshlaylik.

2-qadam
Keyinchalik, bizdan optimallashtirish so'raladigan cheklov va tenglamani o'rnatishimiz kerak.
Ushbu bo'limning eslatmalarida shunga o'xshash muammoni muhokama qilganimizdek, biz quvurning umumiy uzunligini minimallashtirishimiz kerak. Biz minimallashtirishimiz kerak bo'lgan tenglama, u holda,
\[L = {L_1} + {L_2}\]Shuningdek, biz eslatmalarda muhokama qilganimizdek, aslida ikkita limitlar mavjud: ikkita koridorning kengligi. Biz ularni \(\theta \) burchagi nuqtai nazaridan osongina hal qilishimiz mumkin.
\[{L_1} = 12\sec \theta \hspace{0.5in}{L_2} = 18\csc \theta \]Eslatmalar muammosida muhokama qilinganidek, bizda \(0 < \theta < {\frac{\pi}{2}}\) bo'lishi kerakligini ham bilamiz.
3-qadam
Bu erda qilishimiz kerak bo'lgan yagona narsa, biz minimallashtirishimiz mumkin bo'lgan \(\theta \) nuqtai nazaridan funktsiyani olish uchun uzunlik funksiyasiga ikkita cheklovimizni ulashdir.
\[L\left( \theta \right) = 12\sec \theta + 18\csc \theta \]4-qadam
Uzunlik funksiyasining hosilasi,
\[L'\left( \theta \right) = 12\sec \theta \tan \theta - 18\csc \theta \cot \theta \]Keyinchalik, biz buni nolga tenglashtirishimiz va \(0 < \theta < {\frac{\pi}{2}}\) diapazonidagi kritik nuqtani olish uchun \(\theta \) uchun buni hal qilishimiz kerak.
\[\begin{align*}12\sec \theta \tan \theta & = 18\csc \theta \cot \theta \\ \frac{{\sec \theta \tan \theta }}{{\csc \theta \cot \theta }} & = \frac{{18}}{{12}}\\ {\tan ^3}\theta & = \frac{3}{2}\end{align*}\]Bizga kerak bo'lgan muhim nuqta: \(\theta = {\tan ^{ - 1}}\left( {\sqrt[3]{{{\frac{3}{2}}}}} \right) = 0.8528\).
5-qadam
Bu minimumni beradigan qiymat ekanligini tekshirish boshqa muammolarga qaraganda biroz qiyinroq.
Ushbu bo'lim uchun eslatmalarda ta'kidlanganidek, biz \(\theta \to 0\)-ni ko'chirsak, bizda \(L \to \infty \) bor va \(\theta \to {\frac{\pi}{2}}\)-ni harakatlantirganda bizda \(L \to \infty \) mavjud. Shuning uchun, \(\theta = 0.8528\) radianining har ikki tomonida biz diapazon oxirigacha harakat qilganimizda quvur uzunligi cheksizgacha oshadi.
Shuning uchun, bu burchak bizga quvurning minimal uzunligini berishi kerak va biz burchakka mos keladigan eng katta quvurdir.
6-qadam
Biz burchakka o'rnatishimiz mumkin bo'lgan eng katta quvur,
\[\require{bbox} \bbox[2pt,border:1px solid black]{{L\left( {0.8528} \right) = 42.1409{\mbox{ feet}}}}\]