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Rêves Vision
Première STI2D Bonus premium

Le réservoir cylindrique avec le moins de tôle

Énoncé

Un bureau d'études doit dimensionner un réservoir cylindrique fermé (avec un couvercle et un fond) de volume V=1000V = 1000 cm3^3, soit 11 litre. On veut utiliser le moins de tôle possible, c'est-à-dire minimiser la surface totale du cylindre. On note rr le rayon de la base (en cm) et hh la hauteur (en cm). On rappelle que le volume est V=πr2hV = \pi r^2 h et que la surface totale (deux disques plus la surface latérale) est S=2πr2+2πrhS = 2\pi r^2 + 2\pi r h. Déterminer le rayon rr qui minimise la surface de tôle, la hauteur hh correspondante, puis la surface minimale. On arrondira les résultats au dixième.
Besoin d'un coup de pouce ?
  1. La surface SS dépend de deux variables rr et hh, mais le volume est imposé : utilise la relation V=πr2hV = \pi r^2 h pour exprimer hh en fonction de rr, puis remplace dans SS.
  2. Après substitution, tu obtiens S(r)=2πr2+2VrS(r) = 2\pi r^2 + \dfrac{2V}{r}, une fonction d'une seule variable rr. Dérive-la : rappelle-toi que la dérivée de 1r\dfrac{1}{r} est 1r2-\dfrac{1}{r^2}.
  3. Résous S(r)=0S'(r) = 0. Tu arrives à 4πr3=2V4\pi r^3 = 2V, donc r3=V2πr^3 = \dfrac{V}{2\pi}. Isole rr en prenant la racine cubique, puis reviens à hh avec h=Vπr2h = \dfrac{V}{\pi r^2}.
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