Puedes llamar:
2x, al ancho de la ventana rectangular;
2y, a la altura de la ventana rectangular.
Luego, si el diámetro del semicírculo coincide con el ancho de la ventana rectangular,
tienes que su radio es x.
Luego, plantea que la cantidad de luz por unidad de área que transmite la ventana rectangular es Y,
por lo que tienes que la cantidad de luz por unidad de área que transmite el semicírculo coloreado es Y/2.
Luego, plantea las cantidades de luz transmitidas:
Por la ventana rectancular: LR = Y*AR = Y*2x*2y = 4*Y*x*y;
Por el semicírculo coloreado: LS = (Y/2)*π*x2/2 = (1/4)*Y*π*x2.
Luego, la cantidad total de luz transmitida queda expresada:
L = LR + LS, sustituyes expresiones, y queda:
L = 4*Y*x*y + (1/4)*Y*π*x2 (1),
que es la expresión de la cantidad total de luz transmitida en función del semiancho de la ventana rectangular (y radio del semicírculo coloreado), y de la altura de la ventana rectangular.
Luego, plantea la expresión del perímetro de la ventana rectangular:
2*(2x) + 2*(2y) = 16, resuelves coeficientes, y queda:
4*x + 4*y = 16, divides en todos los términos de la ecuación por 4, y queda:
x + y = 4, haces pasaje de término, y queda:
y = 4 - x (2),
luego, sustituyes la expresión señalada (2) en la expresión de la función señalada (1), y queda:
L = 4*Y*x*(4 - x) + (1/4)*Y*π*x2,
distribuyes el primera término, y queda:
L = 16*Y*x - 4*Y*x2 + (1/4)*Y*π*x2,
Luego, plantea la expresión de la función derivada primera, y queda:
L ' = 16*Y - 8*Y*x + (1/2)*Y*π*x (3).
Luego, plantea la expresión de la función derivada segunda, y queda:
L ' ' = - 8*Y + (1/2)*Y*π = Y*(-8 + π/2) ≅ -6,4292*Y < 0,
y observa que la función derivada segunda es constante y negativa, por lo que la gráfica de la función es cóncava hacia abajo en todos sus puntos.
Luego, plantea la condición de punto crítico (posible máximo o posible mínimo):
L ' = 0, sustituyes la expresión señalada (3), y queda:
16*Y - 8*Y*x + (1/2)*Y*π*x = 0,
multiplicas en todos los términos de la ecuación por 2/Y, y queda:
32 - 16*x + π*x = 0,
haces pasaje de término, y queda:
- 16*x + π*x = - 32,
multiplicas en todos los términos de la ecuación por -1, y queda:
16*x - π*x = 32,
extraes factor común en el primer miembro, y queda:
(16 - π)*x = 32,
haces pasaje de factor como divisor, y queda:
x = 32/(16 - π) ≅ 2,4886;
luego, sustituyes en la expresión señalada (2), y queda:
y = 4 - 32/(16 - π) ≅ 1,5114.
Luego, reemplazas en las expresiones del ancho y del largo de la ventana rectangular, y en la expresión del radio del semicírculo, y tienes las dimensiones de la ventana completa
Espero haberte ayudado.