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

Tính độ cao nhất của vật trên quỹ đạo và xác định

5/15

Một vật được ném từ mặt đất lên trời xiên góc α so với phương nằm ngang với vận tốc ban đầu v0 = 9 m/s (H.2.10). Khi đó quỹ đạo chuyển động của vật tuân theo phương trình blobid10-1720110939.png ở đó x (mét) là khoảng cách vật bay được theo phương ngang từ điểm ném, y (mét) là độ cao so với mặt đất của vật trong quá trình bay, g là gia tốc trọng trường (theo Vật lí đại cương, Nhà xuất bản Giáo dục Việt Nam, 2016).

blobid11-1720110939.png

Tính độ cao nhất của vật trên quỹ đạo và xác định thời điểm mà vật đạt được độ cao đó (giả sử gia tốc trọng trường là g = 9,8 m/s2).

0/3000 ký tự
Giải thích

Ta luôn có y ≥ 0 và dễ thấy y = 0 tại x = x1 = 0 và x = x2 (hình vẽ).

blobid12-1720110951.png

Xét blobid13-1720110951.png trên khoảng [0; x2].

Đạo hàm của hàm y là blobid14-1720110951.png

Ta có blobid15-1720110951.png 

 blobid16-1720110951.png

blobid17-1720110951.png

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

blobid18-1720110951.png

Vì giá trị blobid19-1720110951.png là giá trị lớn nhất trong ba giá trị trên, nên giá trị lớn nhất của y là blobid20-1720110951.png đạt được khi blobid21-1720110951.png

Từ hình vẽ, ta có vx = v0.cosα, mà x = vx.t nên blobid22-1720110951.png

Thay v0 = 9 m/s và g = 9,8 m/s2 vào (*) và (**) ta được:

blobid23-1720110951.png tại blobid24-1720110951.png

Vậy vật đạt độ cao nhất trên quỹ đạo là blobid25-1720110951.png tại thời điểm blobid26-1720110951.png(s).