Observa que la figura es el área de sección transversal del canal (A), cuya longitud denominamos L.
Luego, el volumen queda expresado: V = A*L (1).
Luego, pasamos a la figura.
Traza dos segmentos verticales desde los extremos del segmento horizontal de longitud 10 pulgadas, y verás que el trapecio isósceles queda dividido en dos triángulos rectángulos con iguales dimensiones y un rectángulo cuya base es el segmento indicado.
Luego, observa que la longitud de la base de uno de los triángulos es 10*cosθ (en pulgadas), y que la altura de los triángulos, que es también la altura del rectángulo, mide 10*senθ (en pulgadas).
Luego, el área de un triángulo queda (recuerda la identidad del seno del doble de un ángulo):
AT = 10*cosθ*10*senθ/2 = 50*cosθ*senθ = 25*(2*cosθ*senθ) = 25*sen(2θ).
Luego, el área del rectángulo queda:
AR = 10*10*senθ = 100*senθ.
Luego, el área de sección transversal (trapecio) queda:
A = AR + 2*AT = 100*senθ + 2*25*sen(2θ) = 100*senθ + 50*sen(2θ) (en pulgadas cuadradas).
Luego, sustituimos en la expresión del volumen señalada (1) y queda:
V(θ) = ( 100*senθ + 50*sen(2θ) )*L (en pulgadas cúbicas).
Luego, observa que la función es continua y derivable para todo número real θ, por lo que planteamos la expresión de su derivada primera:
V ' (θ) = ( 100*cosθ + 100*cos(2θ) )*L;
luego, planteamos la condición de punto crítico (posible máximo o posible mínimo):
V ' (θ) = 0, sustituimos en el primer miembro y queda
( 100*cosθ + 100*cos(2θ) )*L = 0, hacemos pasaje del facto L como divisor y queda:
100*cosθ + 100*cos(2θ) = 0, dividimos por 100 en todos los términos de la ecuación y queda:
cosθ + cos(2θ) = 0,
aplicamos la identidad del coseno del doble de un ángulo en función del coseno del ángulo y queda:
cosθ + 2*cos2θ - 1 = 0, ordenamos términos y queda:
2*cos2θ + cosθ - 1 = 0, que es una ecuación cuadrática con incógnita cosθ, por lo que tenemos dos opciones:
a) cosθ = 1/2, aquí compones con la función inversa del coseno y queda:
θ = π/3;
b) cosθ = -1, aquí compones con la función inversa del coseno y queda:
θ = π, que no tiene sentido para este problema.
Espero haberte ayudado.