Câu hỏi:

06/08/2025 54 Lưu

Trong 20 phút theo dõi, lưu lượng nước của một con sông được tính theo công thức: \[Q(t) =  - \frac{1}{5}{t^3} + 5{t^2} + 100,\] trong đó Q tính theo m3/phút, t tính theo phút, 0 ≤ t ≤ 20 (Nguồn: A. Bigalke et al., Mathematik, Grundkurs ma-1, Cornelsen 2016). Khi lưu lượng nước của con sông lên đến 550 m3/phút thì cảnh báo lũ được đưa ra.

Trong 20 phút theo dõi, lưu lượng nước của một con sông được tính theo công thức:  (ảnh 1)

Trong thời gian theo dõi, lưu lượng nước của con sông lớn nhất là bao nhiêu? Cảnh báo lũ được đưa ra vào thời điểm nào?

Quảng cáo

Trả lời:

verified Giải bởi Vietjack

Xét hàm số \({\rm{Q}}({\rm{t}}) =  - \frac{1}{5}{t^3} + 5{t^2} + 100\) với \({\rm{t}} \in [0;20]\).

Ta có \({\rm{Q}}({\rm{t}}) =  - \frac{3}{5}{t^2} + 10t\); \({{\rm{Q}}^\prime }({\rm{t}}) = 0 \Leftrightarrow  - \frac{3}{5}{t^2} + 10t = 0 \Leftrightarrow t = \frac{{50}}{3}{\rm{ hoặc }} = 0.{\rm{ }}\)

Bảng biến thiên của hàm số trên doạn [0 ; 20] như sau:
Media VietJack

Từ bảng biến thiên suy ra \({\max _{[0:20]}}{\rm{Q}}({\rm{t}}) = \frac{{15200}}{{27}}\) tại \(t = \frac{{50}}{3}\), tức là lưu lượng nước của con sông lớn nhât là \(\frac{{15200}}{{27}}\;{{\rm{m}}^3}/\) phút tại thời điểm \(t = \frac{{50}}{3}\) phút.

Cảnh báo lū được đưa ra khi lưu lượng nước của con sông lên đến \(550\;{{\rm{m}}^3}/\) phút, tức là

\(Q(t) \ge 550 \Leftrightarrow  - \frac{1}{5}{t^3} + 5{t^2} + 100 \ge 550 \Leftrightarrow  - \frac{1}{5}{t^3} + 5{t^2} + 450 \ge 0 \Leftrightarrow \left[ {\begin{array}{*{20}{l}}{{\rm{t}} \le 5 - 5\sqrt 7 }\\{15 \le {\rm{t}} \le 5 + 5\sqrt 7 }\end{array}} \right.{\rm{. }}\)

Lại có \(t \in [0;20]\) nên \(15 \le t \le 5 + 5\sqrt 7 \).

Vây tại thời điếm \(t \in [15;5 + 5\sqrt 7 ]\) phút thì cảnh báo lū được đưa ra.

CÂU HỎI HOT CÙNG CHỦ ĐỀ

Lời giải

a) Ta có: \[f(52) = \frac{{26.52 + 10}}{{52 + 5}} = \frac{{1362}}{{57}} \approx 23,895\] (nghìn người).
Vậy số dân của thị trấn vào năm 2022 khoảng 23 895 người.
b) 1) Sự biến thiên
• Giới hạn tại vô cực và đường tiệm cận ngang:
\[\mathop {\lim }\limits_{t \to  + \infty } f(t) = 26\] . Do đó, đường thẳng y = 26 là tiệm cận ngang của đồ thị hàm số.
\[f'(t) = \frac{{120}}{{{{\left( {t + 5} \right)}^2}}} > 0\] với mọi t≥0.
Bảng biến thiên
Media VietJack
Hàm số ĐB trên nửa khoảng \[\left[ {0; + \infty } \right)\]. Hàm số không có cực trị.

2) Đồ thị

• Giao điểm của đồ thị với trục tung: (0:2).

• Đồ thị hàm số đi qua điểm (1 ; 6).

Vậy đồ thị hàm số \[y = f(t) = \frac{{26t + 10}}{{t + 5}},t \ge 0\] thể hiện như hình vẽ dưới đây:
Số dân của một thị trấn sau t năm kể từ năm 1970 được ước tính bởi công thức: f(t)=26t+10/t+5 (ảnh 1)
c)
c1) Tốc độ tăng dân số vào năm 2022 của thị trấn là: \[f'(52) = \frac{{120}}{{{{\left( {52 + 5} \right)}^2}}} = \frac{{40}}{{1083}}\]
c2)  Ta có: \[f'(t) = 0,192 \Leftrightarrow \frac{{120}}{{{{\left( {t + 5} \right)}^2}}} = 0,192 \Leftrightarrow t = 20{\rm{ }}(do{\rm{ }}t \ge 0)\]
Vậy vào năm 1990, thì tốc độ tăng dân số là 0,192 nghìn người/năm.

Lời giải

a) Theo ý nghĩa cơ học của đạo hàm, vận tốc của vật là v = h’(t)=24,5 – 9,8t (m/s).

Do đó, vận tốc của vật sau 2 giây là v(2) =24,5–9,8.2=4,9 (m/s).
b) Vì h(t) là hàm số bậc hai có hệ số a = –4,9 < 0 nên h(t) đạt giá trị lớn nhất tại \[t =  - \frac{b}{{2a}} = \frac{{24,5}}{{2.4,9}} = 2,5\] (giây). Khi đó, độ cao lớn nhất của vật là h(2,5) = 32,625 (m).
c) Vật chạm đất khi độ cao bằng 0, tức là h=2+24,5t – 4,9t2 =0, hay t \[ \approx \] 5,08 (giây).
Vận tốc của vật lúc chạm đất là v(5,08)=24,5 – 9,8.5,08 = -25,284 (m/s).
Vận tốc âm chứng tỏ chiều chuyển động của vật là ngược chiều dương (hướng lên trên) của trục đã chọn (khi lập phương trình chuyển động của vật).