If we are assuming a fully rectangular prism---right angles all around---then
2 x y + 2 ( x + y ) z = 2400 2xy+2(x+y)z=2400 2 x y + 2 ( x + y ) z = 2400
x y + ( x + y ) z = 1200 xy+(x+y)z=1200 x y + ( x + y ) z = 1200
z = 1200 − x y x + y z=\dfrac{1200-xy}{x+y} z = x + y 1200 − x y
V ( x , y ) = x y ( 1200 − x y x + y ) V(x, y)=xy(\dfrac{1200-xy}{x+y}) V ( x , y ) = x y ( x + y 1200 − x y )
V ( x , y ) = 1200 x y − x 2 y 2 x + y V(x, y)=\dfrac{1200xy-x^2y^2}{x+y} V ( x , y ) = x + y 1200 x y − x 2 y 2
V x = ( 1200 y − 2 x y 2 ) ( x + y ) − ( 1200 x y − x 2 y 2 ) ( x + y ) 2 V_x=\dfrac{(1200y-2xy^2)(x+y)-(1200xy-x^2y^2)}{(x+y)^2} V x = ( x + y ) 2 ( 1200 y − 2 x y 2 ) ( x + y ) − ( 1200 x y − x 2 y 2 )
= y 2 ( 1200 − x 2 − 2 x y ) ( x + y ) 2 =\dfrac{y^2(1200-x^2-2xy)}{(x+y)^2} = ( x + y ) 2 y 2 ( 1200 − x 2 − 2 x y )
V y = ( 1200 x − 2 x 2 y ) ( x + y ) − ( 1200 x y − x 2 y 2 ) ( x + y ) 2 V_y=\dfrac{(1200x-2x^2y)(x+y)-(1200xy-x^2y^2)}{(x+y)^2} V y = ( x + y ) 2 ( 1200 x − 2 x 2 y ) ( x + y ) − ( 1200 x y − x 2 y 2 )
= x 2 ( 1200 − y 2 − 2 x y ) ( x + y ) 2 =\dfrac{x^2(1200-y^2-2xy)}{(x+y)^2} = ( x + y ) 2 x 2 ( 1200 − y 2 − 2 x y )
Find the critical (stationary) point(s)
V x = 0 V y = 0 \begin{matrix}
V_x=0 \\
V_y=0
\end{matrix} V x = 0 V y = 0
y 2 ( 1200 − x 2 − 2 x y ) = 0 y^2(1200-x^2-2xy)=0 y 2 ( 1200 − x 2 − 2 x y ) = 0
x 2 ( 1200 − y 2 − 2 x y ) = 0 x^2(1200-y^2-2xy)=0 x 2 ( 1200 − y 2 − 2 x y ) = 0 Then for x > 0 , y > 0 x>0, y>0 x > 0 , y > 0
x 2 − y 2 = 0 x^2-y^2=0 x 2 − y 2 = 0
( x − y ) ( x + y ) = 0 (x-y)(x+y)=0 ( x − y ) ( x + y ) = 0
x = y x=y x = y
1200 − x 2 − 2 x 2 = 0 1200-x^2-2x^2=0 1200 − x 2 − 2 x 2 = 0
x 2 = 400 , x > 0 x^2=400, x>0 x 2 = 400 , x > 0
x = 20 = y x=20=y x = 20 = y
z = 1200 − 20 ( 20 ) 20 + 20 = 20 z=\dfrac{1200-20(20)}{20+20}=20 z = 20 + 20 1200 − 20 ( 20 ) = 20
V = 20 ( 20 ) ( 20 ) = 8000 ( i n 3 ) V=20(20)(20)=8000 (in^3) V = 20 ( 20 ) ( 20 ) = 8000 ( i n 3 )
V x x = − 2 y 2 ( y 2 + 1200 ) ( x + y ) 3 V_{xx}=\dfrac{-2y^2(y^2+1200)}{(x+y)^3} V xx = ( x + y ) 3 − 2 y 2 ( y 2 + 1200 )
V y y = − 2 x 2 ( x 2 + 1200 ) ( x + y ) 3 V_{yy}=\dfrac{-2x^2(x^2+1200)}{(x+y)^3} V yy = ( x + y ) 3 − 2 x 2 ( x 2 + 1200 )
V x y = − 2 x y ( x 2 + y 2 + 3 x y − 1200 ) ( x + y ) 3 = V y x V_{xy}=\dfrac{-2xy(x^2+y^2+3xy-1200)}{(x+y)^3}=V_{yx} V x y = ( x + y ) 3 − 2 x y ( x 2 + y 2 + 3 x y − 1200 ) = V y x
V x x ( 20 , 20 ) = − 2 ( 20 ) 2 ( ( 20 ) 2 + 1200 ) ( 20 + 20 ) 3 = − 20 < 0 V_{xx}(20,20)=\dfrac{-2(20)^2((20)^2+1200)}{(20+20)^3}=-20<0 V xx ( 20 , 20 ) = ( 20 + 20 ) 3 − 2 ( 20 ) 2 (( 20 ) 2 + 1200 ) = − 20 < 0
V y y ( 20 , 20 ) = − 2 ( 20 ) 2 ( ( 20 ) 2 + 1200 ) ( 20 + 20 ) 3 = − 20 V_{yy}(20,20)=\dfrac{-2(20)^2((20)^2+1200)}{(20+20)^3}=-20 V yy ( 20 , 20 ) = ( 20 + 20 ) 3 − 2 ( 20 ) 2 (( 20 ) 2 + 1200 ) = − 20
V x y ( 20 , 20 ) = − 2 ( 20 ) ( 20 ) ( ( 20 ) 2 + ( 20 ) 2 + 3 ( 20 ) ( 20 ) − 1200 ) ( 20 + 20 ) 3 V_{xy}(20,20)=\dfrac{-2(20)(20)((20)^2+(20)^2+3(20)(20)-1200)}{(20+20)^3} V x y ( 20 , 20 ) = ( 20 + 20 ) 3 − 2 ( 20 ) ( 20 ) (( 20 ) 2 + ( 20 ) 2 + 3 ( 20 ) ( 20 ) − 1200 )
= − 10 =-10 = − 10
D = ∣ − 20 − 10 − 10 − 20 ∣ = 300 > 0 D=\begin{vmatrix}
-20 & -10 \\
-10 & -20
\end{vmatrix}=300>0 D = ∣ ∣ − 20 − 10 − 10 − 20 ∣ ∣ = 300 > 0
The volume has a relative maximum at ( 20 , 20 ) . (20, 20). ( 20 , 20 ) . Since there is the only stationary point for x > 0 , y > 0 , x>0, y>0, x > 0 , y > 0 , then the volume has the absolute maximum for x > 0 , y > 0 x>0, y>0 x > 0 , y > 0 at ( 20 , 20 ) . (20, 20). ( 20 , 20 ) .
We have the cube with side 20 20 20 inches.
V m a x = 20 ( 20 ) ( 20 ) = 8000 i n 3 V_{max}=20(20)(20)=8000\ in^3 V ma x = 20 ( 20 ) ( 20 ) = 8000 i n 3
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