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Niveau Maths sup
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Optimisation

Posté par
pm117
12-10-08 à 10:24


Exo(Niveau TS)  Dans un disque de rayon R on découpe un secteur circulaire de a radians.
En joignant les deux bords droits du secteur restant, on fabrique un cornet en forme de cône.
Pour quelle valeur de a le volume du cornet est - il maximal?

INDICATIONS DE RESOLUTION : On note r le rayon de base du cône(soit le petit cercle), h sa hauteur et V(h) son volume.
1) Exprimer V(h) en fonction de R(rayon du grand cercle) et h, et déterminer h pour que V(h) soit maximal.
2) Pour cette valeur de h, exprimer r en fonction de R, puis calculer a.
j'obtiens : a/A = R²/r² , donc  r = R*{\sqr{\frac{A}{a}}, mais je ne vois pas comment continuer

Posté par
franz
re : Optimisation 12-10-08 à 11:51

1/

En faisant un petit dessin de ton cône (en 3D), tu peux voir que le triangle formé du sommet du cône S, du centre 0 du cercle de base (de rayon r) et d'un point A sur ce cercle de base est rectangle en O.

Or OA = r,  OS = h et SA = R donc

R^2=h^2+r^2.

Le volume du cône valant V=\frac 1 3 \pi r^2h , on trouve que

3$\red V(h)=\frac 1 3 \pi (R^2-h^2)h.

Pour le maximum, tu dérives par rapport à h et cherches à annuler la dérivée. Tu trouves ainsi :  V'(h)=\frac 1 3 \pi (R^2-3h^2) et 3$\red h_0=\frac R {\sqrt 3}

Posté par
franz
re : Optimisation 12-10-08 à 12:10

2/

Le périmètre du cercle de base du cône vaut : R.(2\pi-\alpha)=r.(2\pi)

3$\red r= R.(1-\frac \alpha{2\pi})

comme de plus R^2=h^2+r^2 en réinjectant, on trouve h^2=R^2\[1-(1-\frac \alpha{2\pi})^2\]

Pour l'optimum, h^2=h_0^2 donc \[1-(1-\frac \alpha{2\pi})^2\]=\frac 1 3


3$\red \alpha=2\pi\[1-\sqrt{\frac 2 3}\]

Posté par
pm117
Re : Re : optimisation 12-10-08 à 13:07


Je vous remercie Franz cette réponse claire, précise & consise.

Posté par
franz
re : Optimisation 12-10-08 à 18:06

avec plaisir



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