(Trả lời ngắn) 23 bài tập Ứng dụng đạo hàm để giải quyết một số vấn đề liên quan đến thực tiễn (có lời giải)

(Trả lời ngắn) Một con cá hồi bơi ngược dòng nước để vượt một khoảng cách là km. Vận tốc dòng nước là (km/h)

11/23

Một con cá hồi bơi ngược dòng nước để vượt một khoảng cách là \(300\;\)km. Vận tốc dòng nước là \(6\)(km/h). Nếu vận tốc bơi của cá khi nước đứng yên là \(v\)(km/h) thì năng lượng tiêu hao của cá trong \(t\) giờ được cho bởi công thức \(E\left( v \right) = c{v^3}t\) (trong đó \(c\) là hằng số dương, \(E\) được tính bằng đơn vị Jun). Cá bơ ngược dòng quãng đường \(300\;\)km trên trong khoảng thời gian \[t\] với vận tốc bằng bao nhiêu để năng lượng tiêu hao là thấp nhất?

0/3000 ký tự
Giải thích

Vận tốc khi cá bơi ngược dòng sẽ là \(v - 6\,\)(km/h).

Thời gian để bơi quãng đường \(300\;\)km là \(t = \frac{{300}}{{v - 6}}\left( h \right)\).

Năng lượng tiêu hao là \(E\left( v \right) = 300c\frac{{{v^3}}}{{v - 6}}\,\left( J \right)\).

Do \(c > 0 \Rightarrow E{\left( v \right)_{\min }} \Leftrightarrow \frac{{{v^3}}}{{v - 6}} = {\left( {f\left( v \right)} \right)_{\min }}\).

Với \(v > 6\) ta có \(f'\left( v \right) = \frac{{3{v^2}\left( {v - 6} \right) - {v^3}}}{{{{\left( {v - 6} \right)}^2}}} = \frac{{2{v^3} - 18v}}{{{{\left( {v - 6} \right)}^2}}} = 0 \Leftrightarrow \left[ {\begin{array}{*{20}{l}}{v = 0}\\{v = 9.}\end{array}} \right.\)

Lập bảng biến thiên ta nhận \(v = 9\) (do \(v > 6\)).

Vậy để năng lượng tiêu hao là thấp nhất thì vận tốc là \(9\)(km/h).