Chúng ta giải lần lượt từng câu nhé.
---
**Câu a: Tính kinh phí làm mỗi ống hầm**
- Mỗi ống hầm là một bán trụ (nửa hình trụ).
- Mặt đường trong mỗi ống hầm rộng 12,5 m → Đường kính đáy hình trụ d = 12,5 m.
- Chiều dài mỗi ống hầm (chiều cao hình trụ) h = 450 m.
- Chi phí làm 1 m² mặt vòm là 30,5 triệu đồng.
- Cho π ≈ 3,14.
**Bước 1: Tính diện tích mặt vòm của nửa hình trụ**
Diện tích mặt vòm của hình trụ = 2πrh.
Vì ống hầm là bán trụ (nửa hình trụ), diện tích mặt vòm trong ống hầm = (1/2) × 2πrh = πrh.
Bán kính đáy r = d/2 = 12,5/2 = 6,25 m.
Chiều dài h = 450 m.
Diện tích mặt vòm = π × r × h = 3,14 × 6,25 × 450 = ?
Tính:
6,25 × 450 = 2812,5
Diện tích mặt vòm = 3,14 × 2812,5 ≈ 8821,25 m².
**Bước 2: Tính kinh phí làm mỗi ống hầm**
Chi phí = Diện tích × đơn giá
= 8821,25 m² × 30,5 triệu đồng/m²
= 8821,25 × 30,5 triệu đồng
Tính:
8821,25 × 30,5 = ?
- 8821,25 × 30 = 264,637.5
- 8821,25 × 0,5 = 4,410.625
Tổng = 264,637.5 + 4,410.625 = 269,048.125 (triệu đồng)
Chuyển sang tỉ đồng:
269,048.125 triệu đồng = 269,048,125,000 đồng ≈ 269 tỉ đồng.
Làm tròn đến hàng chục tỉ đồng: 270 tỉ đồng.
**Kết luận:** Kinh phí để làm mỗi ống hầm khoảng **270 tỉ đồng**.
---
**Câu b: Tính tỉ số r/h để diện tích toàn phần bồn chứa dầu hình trụ nhỏ nhất**
- Bồn chứa dầu hình trụ có bán kính đáy r (m), chiều cao h (m).
- Thể tích bồn: V = a (m³) (hằng số dương).
- Tính tỉ số r/h sao cho diện tích toàn phần nhỏ nhất.
---
**Bước 1: Viết công thức**
- Thể tích hình trụ: \( V = \pi r^2 h = a \)
- Diện tích toàn phần hình trụ: \( S = 2\pi r^2 + 2\pi r h \)
Muốn tìm tỉ số r/h sao cho S nhỏ nhất với V = a không đổi.
---
**Bước 2: Biểu diễn h theo r**
Từ \( V = \pi r^2 h = a \Rightarrow h = \frac{a}{\pi r^2} \)
Thay vào biểu thức diện tích toàn phần:
\[
S = 2\pi r^2 + 2\pi r \times \frac{a}{\pi r^2} = 2\pi r^2 + \frac{2a}{r}
\]
---
**Bước 3: Tìm r sao cho S nhỏ nhất**
Lấy đạo hàm theo r:
\[
S'(r) = 4\pi r - \frac{2a}{r^2}
\]
Đặt \( S'(r) = 0 \):
\[
4\pi r = \frac{2a}{r^2} \Rightarrow 4\pi r^3 = 2a \Rightarrow 2\pi r^3 = a
\]
\[
r^3 = \frac{a}{2\pi} \Rightarrow r = \left( \frac{a}{2\pi} \right)^{\frac{1}{3}}
\]
---
**Bước 4: Tính tỉ số \( \frac{r}{h} \)**
Nhớ rằng:
\[
h = \frac{a}{\pi r^2}
\]
Thay r:
\[
h = \frac{a}{\pi \left( \frac{a}{2\pi} \right)^{2/3}} = \frac{a}{\pi} \times \left( \frac{2\pi}{a} \right)^{2/3}
= \frac{a}{\pi} \times \frac{(2\pi)^{2/3}}{a^{2/3}} = \frac{a^{1 - \frac{2}{3}} (2\pi)^{2/3}}{\pi}
= a^{1/3} \times \frac{(2\pi)^{2/3}}{\pi}
\]
Vậy:
\[
\frac{r}{h} = \frac{\left( \frac{a}{2\pi} \right)^{1/3}}{a^{1/3} \times \frac{(2\pi)^{2/3}}{\pi}} = \frac{ \frac{a^{1/3}}{(2\pi)^{1/3}} }{ a^{1/3} \times \frac{(2\pi)^{2/3}}{\pi} } = \frac{1}{(2\pi)^{1/3}} \times \frac{\pi}{(2\pi)^{2/3}} = \pi \times \frac{1}{(2\pi)^{1/3 + 2/3}} = \pi \times \frac{1}{2\pi} = \frac{1}{2}
\]
**Kết luận:** Tỉ số \( \frac{r}{h} = \frac{1}{2} \).
---
### **Tóm tắt đáp án:**
a) Kinh phí làm mỗi ống hầm khoảng **270 tỉ đồng**.
b) Tỉ số \( \frac{r}{h} \) để diện tích toàn phần bồn chứa nhỏ nhất là **1/2**.