Llamamos x a la longitud del lado más largo del rectángulo, y llamamos y a la longitud del lado más corto.
Luego, tenemos a partir del perímetro: 2x + 2y = 4, dividimos por 2 en todos los términos de la ecuación y queda: x + y = 2 (1).
Luego, observa que agregamos cuatro semicírculos, dos de diámetro x y dos de diámetro y, que que constituyen dos círculos completos, uno de diámetro x y otro de diámetro y, cuyas áreas son: (π/4)x2 y (π/4)y2 respectivamente.
Luego, el área total queda:
A = xy + (π/4)x2 (π/4)y2 , luego despejamos y en la ecuación señalada (1), sustituimos y queda:
A(x) = x(2 - x) + (π/4)x2 + (π/4)(2 - x)2, que es uaa función continua y derivable,
cuyo dominio es el intervalo: D = (0,2).
Luego planteamos la derivada primera:
A ' (x) = 1(2 - x) + x(-1) + (π/2)x + (π/2)(2 - x)(-1) = 2 - x - x + (π/2)x - π + (π/2)x =
= (2 - π) + (- 2 + π)x.
Luego planteamos la derivada segunda:
A ' ' (x) = - 2 + π ≅ 1,14159 > 0.
Luego planteamos la condición de punto crítico (posible máximo o posible mínimo):
A ' (x) = 0, sustituimos y queda:
(2 - π) + (- 2 + π)x = 0, hacemos pasajes de términos y queda:
(- 2 + π)x = - 2 + π, hacemos pasaje de factor como divisor y queda:
x = (- 2 + π)/(- 2 + π) = 1, evaluamos en la derivada segunda y queda:
A ' ' (1) = -2 + π > 0, por lo que la gráfica de la función es cóncava hacia arriba en el punto crítico, por lo que concluimos que la función presenta un mínimo para x = 1cm, luego reemplazamos y despejamos en la ecuación señalada (1) y queda: y = 1cm (observa que el rectángulo resultó ser un cuadrado).
Luego, evaluamos en la expresión del área y queda:
A = 1*1 + (π/4)*12 + (π/4)*12 = 1 + π/4 + π/4 = 1 + π/2.
Espero haberte ayudado