من الشكل المبين:
بعدا المستطيل س ، 2 نق حيث نق نصف قطر الدائرة التي مركزها م وتكون مساحة المستطيل س × 2 نق = 2 س نق ، ومساحة نصف الدائرة 0.5ط نق2 في حين محيط نصف الدائرة = ط نق، والضوء يدخل خلال المساحة كاملة للمستطيل و نصف الدائرة.
المحيط ثابت أي:
2 س + 2 نق + ط نق = ث ← (1)
حيث أن: ث الثابت، 2 س + 4 نق محيط المستطيل ، ط نق نصف محيط الدائرة
بإيجاد س بدلالة نق أي:
2 س = ث − 2 نق − ط نق ← (2)
المساحة القابلة لدخول الضوء:
م = س × 2 نق + 0.5 ط نق2
م = 2 س نق + 0.5 ط نق2 ← (3)
بالتعويض من (2) في (3) يكون:
م = ( ث − 2 نق − ط نق ) نق + 0.5 ط نق2
= ث نق − 2 نق2 − ط نق2 + 0.5 ط نق2
= ث نق − 2 نق2 − 0.5 ط نق2 بالاشتقاق بالنسبة إلى نق
مــ = ث − 4 نق − ط نق ، ومن حيث م أكبر ما يمكن فإنَّ مــ = 0 أي أن:
صفر = ث − 4 نق − ط نق
ث = 4 نق + ط نق ← (4)
من (4) في (1)
2 س + 2 نق + ط نق = 4 نق + ط نق
2 س = 2 نق
س = نق
عرض المستطيل ( 2 نق ) = ارتفاع النافذة الكلي ( س + نق = نق + نق = 2 نق )
للتأكد نوجد المشتقة الثانية للمساحة لتبيان أنها سالبة للدلالة على وجود القيمة العظمى للمساحة
م// = 0 − 8 − ط = كمية سالبة أي القيمة عظمى وهذا يدلل على صحة الإجابة
حل آخر: بعد تكوين المعادلات كما سبق في الحل السابق نقول:
2 س + 2 نق + ط نق = ث ← (1)
م = 2 س نق + 0.5 ط نق2 ← (3)
نشتق كل من (1) ، (3) بالنسبة إلى نق فيكون
2 ســ + 2 + ط = صفر من (1) والاشتقاق ومنها 2 ســ = − 2 − ط
صفر = 2 س × 1 + 2 ســ نق + ط نق من (3) والاشتقاق، لاحظ مشتقة حاصل ضرب دالتين ( 2 س نق )
2 س + 2 ســ نق + ط نق = صفر
بالتعويض عن 2 ســ بـ ( − 2 − ط ) يكون:
2 س + ( − 2 − ط ) نق + ط نق = 0
2 س − 2 نق − ط نق + ط نق = 0
2 س = 2 نق
س = نق
عرض المستطيل ( 2 نق ) = ارتفاع النافذة الكلي ( س + نق = نق + نق = 2 نق )
للتأكد نوجد المشتقة الثانية للمساحة لتبيان أنها سالبة للدلالة على وجود القيمة العظمى للمساحة
م// = 0 − 8 − ط = كمية سالبة أي القيمة عظمى وهذا يدلل على صحة الإجابة