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假設持續以\(8{m^3}/\min \)注水入一頂端半徑為\(4m\),高為\(8m\)圓錐形水塔,
如圖,求在水深\(h = 4\)時,水上升在速率為?
(A) \(\frac{\pi }{4}\)   (B) \(\pi \)   (C) \(2\pi \)   (D) \(\frac{2}{\pi }\)

詳解:(1)建立函數關係式,\(V\) 表水容積,\(h\) 表水深

\(V = \pi  \cdot {2^2} \cdot h = 4\pi h\)

(2)依照題意條件

\(\frac{{dV}}{{dt}} = 8\),\(h = 4\),\(\frac{{dh}}{{dt}} = ?\)

(3)函數關係式對 \(t\) 微分

\(\frac{{dV}}{{dt}} = \frac{\pi }{{12}}3{h^2}\frac{{dh}}{{dt}}\).\( \Rightarrow 8 = \frac{\pi }{{12}} \cdot 3 \cdot 16\frac{{dh}}{{dt}}\)

\( \frac{{dh}}{{dt}} = \frac{2}{\pi }\)

故選(D)


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