Tổng độ dài đường ống dẫn nước nhỏ nhất bằng bao nhiêu kilômét? (làm tròn kết quả đến hàng phần trăm).
31/34
Hai nhà máy sản xuất đặt tại các vị trí \(A\) và \(B\)cách nhau \(4\,\,{\rm{km}}\). Một nhà máy cung cấp nước được đặt ở vị trí \(C\) nằm trên đường trung trực của đoạn thẳng \(AB\), cách trung điểm \(M\)của đoạn thẳng \(AB\) một khoảng \(4\,\,{\rm{km}}\). Người ta muốn làm một đường ống dẫn nước từ nhà máy nước \(C\)đến một vị trí \(I\)nằm giữa đoạn thẳng \(MC\)sau đó chia ra hai nhánh dẫn tới hai nhà máy \(A\) và \(B\)(hình vẽ).
Tổng độ dài đường ống dẫn nước nhỏ nhất bằng bao nhiêu kilômét? (làm tròn kết quả đến hàng phần trăm).
Đáp án:\(7,46\).
+ Gọi \(CI = x\,\,\left( {{\rm{km}}} \right),\left( {0 \le x \le 4} \right) \Rightarrow IM = 4 - x\).
+ Khi đó, \(IA = IB = \sqrt {4 + {{\left( {4 - x} \right)}^2}} = \sqrt {20 - 8x + {x^2}} \) (Định lý Pi-ta-go).
Tổng độ dài đường ống dẫn nước là \(T = CI + IA + IB = x + 2\sqrt {{x^2} - 8x + 20} \).
Xét \(T\left( x \right) = x + 2\sqrt {{x^2} - 8x + 20} ,\,0 \le x \le 4\); \(T'\left( x \right) = 1 + \frac{{2x - 8}}{{\sqrt {{x^2} - 8x + 20} }}\).
Xét \[T'\left( x \right) = 0 \Leftrightarrow 1 + \frac{{2x - 8}}{{\sqrt {{x^2} - 8x + 20} }} = 0\]\[ \Leftrightarrow \sqrt {{x^2} - 8x + 20} = - \left( {2x - 8} \right)\]
\[ \Leftrightarrow \left\{ \begin{array}{l}x \le 4\\{x^2} - 8x + 20 = {\left( {2x - 8} \right)^2}\end{array} \right.\]\[ \Leftrightarrow \left\{ \begin{array}{l}x \le 4\\3{x^2} - 24x + 44 = 0\end{array} \right.\]\[ \Leftrightarrow x = \frac{{12 - 2\sqrt 3 }}{3}\] (thỏa mãn điều kiện).
Bảng biến thiên
Tổng độ dài đường ống dẫn nước nhỏ nhất xấp xỉ bằng \(7,46\,\,{\rm{km}}\).