Bài 2.14 trang 44 Chuyên đề Toán 12

Một vật nặng có khối lượng m được kéo dọc theo mặt phẳng nằm ngang nhờ một sợi dây hợp với phương ngang một góc θ. Trong Vật lí, ta biết rằng lực kéo F cần thiết để di chuyển vật được cho bởi công thức

Giải Chuyên đề Toán 12 Bài tập cuối chuyên đề 2 - Kết nối tri thức

Bài 2.14 trang 44 Chuyên đề Toán 12: Một vật nặng có khối lượng m được kéo dọc theo mặt phẳng nằm ngang nhờ một sợi dây hợp với phương ngang một góc θ. Trong Vật lí, ta biết rằng lực kéo F cần thiết để di chuyển vật được cho bởi công thức

$F=\frac{cmg}{c\sin \theta +\cos \theta },$

trong đó g là gia tốc trọng trường và c là hệ số ma sát của bề mặt (Theo Sullivan and Miranda, Calculus, W.H. Freeman and Company, 2014). Chứng tỏ rằng lực kéo F nhỏ nhất khi tanθ = c.

Lời giải:

Xét hàm số $F=\frac{cmg}{c\sin \theta +\cos \theta },$ với θ ∈ [0°; 90°].

Đạo hàm của hàm F là: $F^{\text{'}}=-\frac{cmg\cdot \left(c\cdot \cos \theta -\sin \theta \right)}{{\left(c\sin \theta +\cos \theta \right)}^2}.$

Ta có $F^{\text{'}}=0\iff -\frac{cmg\cdot \left(c\cdot \cos \theta -\sin \theta \right)}{{\left(c\sin \theta +\cos \theta \right)}^2}=0\iff c\cdot \cos \theta -\sin \theta =0$

Giả sử θ₀ thỏa mãn sao cho tanθ₀ = c.

Vận dụng phương pháp tìm giá trị lớn nhất, giá trị nhỏ nhất của hàm số trên một đoạn, ta có:

F(0°) = cmg; $F\left({\theta }_0\right)=\frac{cmg}{\left(c^2+1\right)\cos \alpha };$ F(90°) = mg.

Dễ thấy rằng F(α) là giá trị nhỏ nhất trong các giá trị F(0°), F(α), F(90°).

Do đó F đạt giá trị nhỏ nhất tại θ₀ thỏa mãn tanθ₀ = c.

Vậy lực kéo F nhỏ nhất khi tanθ = c.

Lời giải bài tập Chuyên đề Toán 12 Bài tập cuối chuyên đề 2 hay, chi tiết khác:

• Bài 2.11 trang 44 Chuyên đề Toán 12: Một cửa hàng chuyên về cà phê, có sẵn 75 kg cà phê Colombia nguyên chất và 120 kg cà phê thương hiệu của cửa hàng....

• Bài 2.12 trang 44 Chuyên đề Toán 12: Một nhà máy sản xuất hai loại sản phẩm, mỗi sản phẩm yêu cầu sử dụng ba máy. Máy đầu tiên có thể được sử dụng nhiều nhất là 70 giờ, ....

• Bài 2.13 trang 44 Chuyên đề Toán 12: Một công ty bán hàng toàn quốc đang lên kế hoạch tổ chức cuộc họp bán hàng tại Đà Nẵng. Giá vé máy bay khứ hồi thấp nhất từ Hà Nội đến Đà Nẵng là 2 triệu đồng ....

• Bài 2.15 trang 45 Chuyên đề Toán 12: Một bức tranh cao 4 m được treo trên tường có mép dưới cao hơn tầm mắt người quan sát 3 m (như hình vẽ). ...

• Bài 2.16 trang 45 Chuyên đề Toán 12: Một khu vực hình tròn có bán kính 20 m được bao quanh bởi một lối đi bộ (như hình vẽ). Một bóng đèn được lắp ở trên đỉnh cột nằm ở tâm của khu vực....

• Bài 2.17 trang 45 Chuyên đề Toán 12: Giả sử một loại hàng hoá có hàm cầu được mô hình hoá bởi p = 100 – 0,5x và hàm chi phí được mô hình hoá bởi C = 40x + 37,5, trong đó p (nghìn đồng) ...