સાબિત કરો કે મહત્તમ ઘનફળ અને આપેલી તિર્યક ઊંચાઈ ધરાવતા શંકુનો અર્ધ-શીર્ષકોણ $\tan ^{-1} \sqrt{2}$ છે.

Vedclass pdf generator app on play store
Vedclass iOS app on app store
(A) ધારો કે $\theta$ એ શંકુનો અર્ધ-શીર્ષકોણ છે.
સ્પષ્ટ છે કે $\theta \in [0, \frac{\pi}{2}]$.
ધારો કે $r$,$h$ અને $l$ એ અનુક્રમે શંકુની ત્રિજ્યા,ઊંચાઈ અને તિર્યક ઊંચાઈ છે.
શંકુની તિર્યક ઊંચાઈ $l$ અચળ આપેલ છે.
હવે,$r = l \sin \theta$ અને $h = l \cos \theta$.
શંકુનું ઘનફળ $(V) = \frac{1}{3} \pi r^2 h$ દ્વારા આપવામાં આવે છે.
$r$ અને $h$ ની કિંમતો મૂકતા:
$V = \frac{1}{3} \pi (l^2 \sin^2 \theta)(l \cos \theta) = \frac{1}{3} \pi l^3 \sin^2 \theta \cos \theta$.
$\theta$ ની સાપેક્ષમાં $V$ નું વિકલન કરતા:
$\frac{dV}{d\theta} = \frac{\pi l^3}{3} [\sin^2 \theta(-\sin \theta) + \cos \theta(2 \sin \theta \cos \theta)]$
$= \frac{\pi l^3}{3} [-\sin^3 \theta + 2 \sin \theta \cos^2 \theta]$.
મહત્તમ કે ન્યૂનતમ ઘનફળ માટે,$\frac{dV}{d\theta} = 0$ લેતા:
$\sin^3 \theta = 2 \sin \theta \cos^2 \theta \Rightarrow \tan^2 \theta = 2 \Rightarrow \tan \theta = \sqrt{2} \Rightarrow \theta = \tan^{-1} \sqrt{2}$.
હવે,દ્વિતીય વિકલન ચકાસતા:
$\frac{d^2V}{d\theta^2} = \frac{\pi l^3}{3} [-3 \sin^2 \theta \cos \theta + 2 \cos^3 \theta - 4 \sin^2 \theta \cos \theta] = \frac{\pi l^3}{3} [2 \cos^3 \theta - 7 \sin^2 \theta \cos \theta]$.
$\tan \theta = \sqrt{2}$ હોવાથી $\sin^2 \theta = 2 \cos^2 \theta$ મૂકતા:
$\frac{d^2V}{d\theta^2} = \frac{\pi l^3}{3} [2 \cos^3 \theta - 7(2 \cos^2 \theta) \cos \theta] = \frac{\pi l^3}{3} [2 \cos^3 \theta - 14 \cos^3 \theta] = -4 \pi l^3 \cos^3 \theta$.
$\theta \in [0, \frac{\pi}{2}]$ હોવાથી,$\cos \theta > 0$,તેથી $\frac{d^2V}{d\theta^2} < 0$.
આમ,જ્યારે $\theta = \tan^{-1} \sqrt{2}$ હોય ત્યારે ઘનફળ મહત્તમ થાય છે.

Explore More

Similar Questions

બધા $a, b \in R$ માટે,વિધેય $f(x) = 3x^4 - 4x^3 + 6x^2 + ax + b$ ને:

એક નિયમિત ત્રિકોણીય પ્રિઝમમાં,એક પાયાના કેન્દ્રથી બીજા પાયાના શિરોબિંદુઓ પૈકીના એકનું અંતર $l$ છે. પ્રિઝમની તે ઊંચાઈ શોધો જેના માટે ઘનફળ મહત્તમ હોય.

જ્યારે $x+2y=8$ હોય ત્યારે $xy$ ની મહત્તમ કિંમત કેટલી થાય?

વિધેય $f(x) = x^3 - 18x^2 + 96x$ માટે $x \in [0, 9]$ અંતરાલમાં નિરપેક્ષ ન્યૂનતમ કિંમત કેટલી છે?

વિધેય $f(x) = x^4(12\ln x - 7)$ માટે નીચેના જોડકાં જોડો:
સ્તંભ-$I$ સ્તંભ-$II$
$(A)$ જો $(a, b)$ નતિપરિવર્તન બિંદુ હોય,તો $a - b$ બરાબર $(P)$ $3$
$(B)$ જો $e^t$ ન્યૂનતમ બિંદુ હોય,તો $12t$ બરાબર $(Q)$ $1$
$(C)$ જો આલેખ $(d, e)$ પર અંતર્ગોળ અધોમુખી હોય,તો $d + 3e$ બરાબર $(R)$ $4$
$(D)$ જો આલેખ $(p, \infty)$ પર અંતર્ગોળ ઉર્ધ્વમુખી હોય,તો $p$ બરાબર $(S)$ $8$

Difficult
View Solution

Vedclass Products

For Students

Vedclass Test Series

Mock tests in real JEE/NEET style with performance analysis. 5-day free trial.

Start Free Trial
For Teachers

Exam Paper Generator

Generate Set A/B/C/D exam papers from 7.5L+ questions in 2 minutes. 3 chapters free.

Try Free
For Institutes

Online Exam Module

Live online exams with unlimited students, 360° analytics & white-label branding.

See Demo