Giải chuyên đề Toán 12 KNTT Bài 4. Vận dụng đạo hàm để giải quyết một số bài toán tối ưu có đáp án

Người ta muốn kéo một đường dây điện từ nhà máy

11/15

Người ta muốn kéo một đường dây điện từ nhà máy điện đặt tại điểm A đến một hòn đảo nhỏ C. Biết rằng nhà máy điện nằm sát bờ biển, bờ biển được coi là thẳng, khoảng cách CB từ hòn đảo C đến bờ biển là 1 km, khoảng cách giữa hai điểm A và B là 4 km. Mỗi kilômét dây điện nếu đặt ngầm dưới nước sẽ mất 5 000 USD, còn nếu đặt ngầm dưới đất sẽ mất 3 000 USD. Người ta dự định kéo dây điện ngầm dưới đất từ điểm A đến một điểm S trên bờ biển, nằm giữa A và B, sau đó chạy ngầm dưới nước từ điểm S đến hòn đảo C (H. 2.18). Tìm vị trí của điểm S sao cho chi phí kéo đường dây điện là nhỏ nhất.

blobid70-1720111053.png

0/3000 ký tự
Giải thích

Gọi x (km) là khoảng cách từ điểm B đến vị trí S, 0 ≤ x ≤ 4.

Từ hình vẽ ta có: AS = 4 – x (km) và blobid71-1720111057.png (km).

Chi phí kéo đường dây điện từ A đến S (đặt ngầm dưới đất) là: 3 000(4 – x) (USD).

Chi phí kéo đường dây điện từ S đến C (đặt ngầm dưới nước) là: blobid72-1720111057.png (USD).

Khi đó, tổng chi phí kéo đường dây điện từ A đến C là:

blobid73-1720111057.png

 blobid74-1720111057.png

Ta cần tìm x để C(x) đạt giá trị nhỏ nhất.

Ta có blobid75-1720111057.png

blobid76-1720111057.png

blobid77-1720111057.png

Từ giả thiết x ≥ 0 ta suy ra 25x2 = 3(1 + x2), hay 22x2 = 3, do đó blobid78-1720111057.png

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

blobid79-1720111057.png

Vì giá trị blobid80-1720111057.png là giá trị nhỏ nhất trong ba giá trị trên, nên giá trị nhỏ nhất của C(x) đạt được khi blobid81-1720111057.png

Vậy vị trí của điểm S cách B một khoảng 369 mét thì chi phí kéo đường dây điện là nhỏ nhất.