-
Giải Toán 12 tập 1 - Cùng khám phá
-
Giải Toán 12 tập 2 - Cùng khám phá
-
Nội dung đang cập nhật
Toán 12 Cùng khám phá | Giải toán lớp 12 Cùng khám phá
Bài tập cuối chương 1 - Toán 12 Cùng khám phá
Giải bài tập 1.37 trang 46 SGK Toán 12 tập 1 - Cùng khám phá
Trong Vật lí, khi một điện trở ngoài có giá trị R (Ω) được nối qua một nguồn điện E (V) với một điện trở trong r (Ω) thì công suất (tính bằng W) của điện trở ngoài là: \(P = \frac{{{E^2}R}}{{{{(R + r)}^2}}}\) Khi R thay đổi, E và r cố định, ta xem P là hàm số theo R. Tìm công suất lớn nhất của điện trở ngoài.
Đề bài
Trong Vật lí, khi một điện trở ngoài có giá trị R (Ω) được nối qua một nguồn điện E (V) với một điện trở trong r (Ω) thì công suất (tính bằng W) của điện trở ngoài là:
\(P = \frac{{{E^2}R}}{{{{(R + r)}^2}}}\)
Khi R thay đổi, E và r cố định, ta xem P là hàm số theo R. Tìm công suất lớn nhất của điện trở ngoài.
Phương pháp giải - Xem chi tiết
- Khảo sát hàm số P(R).
- Lấy đạo hàm của P theo R và đặt bằng 0.
- Giải phương trình đạo hàm để tìm giá trị R cực đại.
- Kiểm tra điều kiện để đảm bảo đó là giá trị cực đại.
- Tính giá trị công suất lớn nhất tại R đó.
Lời giải chi tiết
Ta có hàm số \(P(R) = \frac{{{E^2}R}}{{{{(R + r)}^2}}}\)
Lấy đạo hàm của P theo R:
\[P'(R) = \frac{{dP}}{{dR}} = \frac{{{E^2}.{{(R + r)}^2} - {E^2}R.2(R + r)}}{{{{(R + r)}^4}}} = \frac{{{E^2}({R^2} + 2Rr + {r^2} - 2{R^2} - 2Rr)}}{{{{(R + r)}^4}}} = \frac{{{E^2}({r^2} - {R^2})}}{{{{(R + r)}^4}}}\]
Đặt P(R)=0 suy ra: \({r^2} - {R^2} = 0 \Leftrightarrow {R^2} = {r^2} \Rightarrow R = r\)
Lấy đạo hàm cấp hai của P theo R:
\(P''(R) = \frac{{ - 2{E^2}R.{{(R + r)}^4} - {E^2}({r^2} - {R^2}).4{{(R + r)}^3}}}{{{{(R + r)}^8}}} = \frac{{ - 2{E^2}{{(R + r)}^4}\left[ {R - 2(r - R)} \right]}}{{{{(R + r)}^8}}} = \frac{{ - 2{E^2}\left[ {R - 2(r - R)} \right]}}{{{{(R + r)}^4}}}\)
Với R = r thì ta có:
\(P''(r) = \frac{{ - 2{E^2}\left[ {r - 2(r - r)} \right]}}{{{{(r + r)}^4}}} = \frac{{ - 2{E^2}r}}{{{r^5}}} = \frac{{ - 2{E^2}}}{{{r^4}}} < 0\)
Vì đạo hàm cấp hai tại R = r là âm, điều này xác nhận rằng R = r là một điểm cực đại.
Vậy công suất lớn nhất của điện trở ngoài khi R = r là: \({P_{\max }} = \frac{{{E^2}}}{{4r}}\)
Bình luận
Chia sẻ
- Giải bài tập 1.38 trang 46 SGK Toán 12 tập 1 - Cùng khám phá
- Giải bài tập 1.39 trang 47 SGK Toán 12 tập 1 - Cùng khám phá
- Giải bài tập 1.40 trang 47 SGK Toán 12 tập 1 - Cùng khám phá
- Giải bài tập 1.41 trang 47 SGK Toán 12 tập 1 - Cùng khám phá
- Giải bài tập 1.42 trang 48 SGK Toán 12 tập 1 - Cùng khám phá
>> Xem thêm
Group Ôn Thi ĐGNL & ĐGTD Miễn Phí
Các bài khác cùng chuyên mục
