Planteamos para la resistencia de la viga: R(A,e) = k*A*e3 , k es una constante de proporcionalidad.
Luego, como la pieza de material es cilíndrica (no es rectangular), planteamos la relación entre el ancho y el espesor de la viga que se debe tallar. Para ello, dibuja una circunferencia con centro en el origen y radio a (su ecuación es: x2 + y2 = a2), y en ella dibuja un rectángulo con base sobre el eje OX y vértices sobre la circunferencia cuyas coordenadas son P(x,y), Q(-x,y). Lo haces, y verás:
base del rectángulo = ancho de la viga = A = 2x (*);
altura del rectángulo = espesor de la viga = e = y = V(a2 - x2) = (a2 - x2)1/2 (**).
Luego, sustituimos en la expresión remarcada, y tenemos para la resistencia de la viga:
R(x) = k*2x*( (a2 - x2)1/2 )3 ), resolvemos exponentes y queda:
R(x) = k*2x*(a2 - x2)3/2 .
Luego, planteamos la expresión de la derivada primera, e igualamos a cero para buscar puntos críticos:
R ' (x) = 2k*(a2 - x2)3/2 - 6kx2(a2 - x2)1/2, luego planteamos:
2k*(a2 - x2)3/2 - 6kx2(a2 - x2)1/2 = 0, hacemos pasaje de término:
2k*(a2 - x2)3/2 = 6kx2(a2 - x2)1/2, dividimos en ambos miembros por 2k y queda:
(a2 - x2)3/2 = 3x2(a2 - x2)1/2 , hacemos pasaje de factor como divisor, y queda:
(a2 - x2)3/2 / (a2 - x2)1/2 = 3x2, simplificamos en el primer miembro y queda:
a2 - x2 = 3x2, hacemos pasajes de términos, reducimos términos semejantes y queda:
- 4x2= - a2, multiplicamos en ambos miembros por - 1/4 y queda:
x2= a2/4, luego hacemos pasaje de potencia como raíz, y llegamos a:
x = a/2 (queda para que verifiques que corresponde a un máximo).
Luego, reemplazamos en las expresiones del ancho y del espesor señaladas (*) (**) y quedan:
A = 2*a/2 = a.
e = ( a2 - a2/4 )1/2 = ( 3a2/4)1/2 = (√(3)/2)a.
Espero haberte ayudado.