Verilen soruyu adım adım, kısa ve öz bir şekilde çözelim:
- 1. Adım: Hacimleri Sadeleştirme
- Boyanın toplam hacmi: $\sqrt{1620} = \sqrt{324 \times 5} = 18\sqrt{5}$ litre.
- 1. kabın hacmi: $\sqrt{20} = \sqrt{4 \times 5} = 2\sqrt{5}$ litre.
- 2. kabın hacmi: $\sqrt{45} = \sqrt{9 \times 5} = 3\sqrt{5}$ litre.
- 3. kabın hacmi: $\sqrt{125} = \sqrt{25 \times 5} = 5\sqrt{5}$ litre.
- 2. Adım: Denklemi Kurma
- 3. Adım: Kısıtlamaları Uygulama ve En Az Kap Sayısını Bulma
- Durum 1: $z=2$ (3. kaplardan 2 adet)
- $5 \times 2 = 10$ litre kullanıldı.
- Kalan hacim: $18 - 10 = 8$ litre.
- Denklem: $2x + 3y = 8$. ($x \ge 1, y \ge 1$ olmalı)
- $y=2$ için ($3 \times 2 = 6$ litre): Kalan $8-6=2$ litre. $2x=2 \Rightarrow x=1$.
- Bu durumda $(x, y, z) = (1, 2, 2)$ olur. Toplam kap sayısı: $1+2+2 = \mathbf{5}$.
- Bu çözüm tüm koşulları sağlar.
- Durum 2: $z=1$ (3. kaplardan 1 adet)
- $5 \times 1 = 5$ litre kullanıldı.
- Kalan hacim: $18 - 5 = 13$ litre.
- Denklem: $2x + 3y = 13$. ($x \ge 1, y \ge 1$ olmalı)
- $y=3$ için ($3 \times 3 = 9$ litre): Kalan $13-9=4$ litre. $2x=4 \Rightarrow x=2$.
- Bu durumda $(x, y, z) = (2, 3, 1)$ olur. Toplam kap sayısı: $2+3+1 = 6$.
- $y=2$ için ($3 \times 2 = 6$ litre): Kalan $13-6=7$ litre. $2x=7 \Rightarrow x$ tam sayı değil.
- $y=1$ için ($3 \times 1 = 3$ litre): Kalan $13-3=10$ litre. $2x=10 \Rightarrow x=5$.
- Bu durumda $(x, y, z) = (5, 1, 1)$ olur. Toplam kap sayısı: $5+1+1 = 7$.
- Durum 3: $z \ge 3$
- Eğer $z=3$ ise ($5 \times 3 = 15$ litre): Kalan hacim $18-15=3$ litre. Denklem $2x+3y=3$.
- $x \ge 1, y \ge 1$ koşullarıyla bu denklemin çözümü yoktur (çünkü $y=1$ için $2x=0 \Rightarrow x=0$, bu da $x \ge 1$ koşulunu sağlamaz).
- $z$ daha büyük değerler aldığında da çözüm bulunamaz.
Öncelikle verilen tüm hacimleri karekök dışına çıkararak sadeleştirelim:
Kullanılan 1., 2. ve 3. kap sayısını sırasıyla $x$, $y$ ve $z$ ile gösterelim. Toplam hacim denklemini yazalım:
$$x(2\sqrt{5}) + y(3\sqrt{5}) + z(5\sqrt{5}) = 18\sqrt{5}$$
Her tarafı $\sqrt{5}$ ile bölersek, daha basit bir denklem elde ederiz:
$$2x + 3y + 5z = 18$$
Soruda belirtildiği üzere, her kap türünden en az bir adet kullanılmalıdır. Yani $x \ge 1$, $y \ge 1$ ve $z \ge 1$ olmalıdır. Amacımız, $x+y+z$ toplamını minimize etmektir.
Toplam kap sayısını en aza indirmek için, hacmi en büyük olan kaplardan (3. kap, $5z$) mümkün olduğunca fazla kullanmalıyız. $z$ için olası değerleri deneyelim:
Bulduğumuz olası toplam kap sayıları 5, 6 ve 7'dir. Bu değerler arasında en küçüğü 5'tir.
Cevap B seçeneğidir.