¿Volumen mínimo?

Cual es la altura del cilindro dcon volumen mínimo que se puede inscribir en una esfera:
a) 2R/sqrt(3)
b) R*sqrt(3)/2
c) R/(2*sqrt(3))
d) R/sqrt(3)
Saludos y muchas gracias!

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Respuesta
1
La respuesta es a)
ecuacion gral de la esfera x^2+y^2+z^2=R^2
ecuacion gral del cilindro x^2+y^2=r^2
Como el cilindro esta inscrito en la esfera tenemos que los valores de por e y tienen que ser iguales en ambas ecuaciones lo que nos deja lo siguiente:
x^2+y^2+z^2=R^2
r^2+z^2=R^2
Ahora como tenemos que obtener el valor de la altura del cilindro dejamos que r debe estar en función de z, por lo tanto tenemos que:
r^2=R^2-z^2
ahora, sabemos que la ecuacion del volumen del cilindro es:
V=?*r^2*z
reemplazando
V=?*(R^2-z^2)*z
V=?*(R^2*z-z^3)
Ahora, como deseamos obtener un mínimo, debemos buscar los puntos críticos, derivamos e igualamos la derivada V'=0:
V'=0=?*(R^2-3z^2)
ahora despejamos z
|z|=R/sqrt(3)
Pero z es un valor tomado desde el origen del sistema coordenado, por lo tanto el valor de la altura h=2z, por lo tanto
h=2R/sqrt(3)
Observación:
¿Cuánto es el limite de? *r^2*h, cuando h tiende a 0?
Obviamente es 0
Por lo tanto si inscribimos un cilindro en una esfera con una altura muuuuuuuy cercana a 0 el volumen es prácticamente nulo, no se si formulaste mal la pregunta o algo, pero según mi criterio la respuesta no esta entre las alternativas.
Ahora bien, si utilizamos el criterio de la segunda derivada obtenemos que la segunda derivada en menor a cero, o bien, que el punto critico en un MÁXIMO RELATIVO.
En otras palabras, lo que acabamos de encontrar es la altura del cilindro con máximo volumen inscrito en una esfera.
Algunos de los signos de interrogación corresponden a pi

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