Назад

Олимпиадная задача Сергеевa И. Н. по производной для 10-11 классов: уровень воды в бассейне

Задача

Когда из бассейна сливают воду, уровень h воды в нём меняется в зависимости от времени t по закону

h(t)=at2+bt+c,

а в момент t0 окончания слива выполнены равенства h(t0)=h'(t0)=0. За сколько часов вода из бассейна сливается полностью, если за первый час уровень воды в нём уменьшается вдвое?

Решение

Так как h'(t0)= h(t0)=0, то a0(в противном случае функция h была бы нулевой, и уровень воды в бассейне, вопреки условию задачи, не мог бы понизиться), а абсцисса и ордината вершины параболы y=h(t)равны соответственно t0 и 0, поэтому

h(t)=a(t-t0)2, t t0.

Обозначив через T искомое время полного слива бассейна, из условия задачи имеем и, учитывая, что T>1, окончательно получаем T=2+ . Комментарий.Из законов физики известно, что функция y=h(t)удовлетворяет дифференциальному уравнению

y'=-k, k>0,

которое описывает высоту уровня жидкости в сосуде, имеющем отверстие в своём дне. Решением этого уравнения как раз и служит указанная в задаче квадратичная функция (до момента полного вытекания жидкости).

Ответ

2+ .

Чтобы оставлять комментарии, войдите или зарегистрируйтесь

Комментариев нет