Наибольшее… — Задание 17 ЕГЭ по математике №00045621
Наибольшее и наименьшее значение в физических задачах
№2. Задание 17
ID: 00045621
При подключении источника переменного тока к цепи, состоящей из конденсатора, резистора и катушки индуктивности, амплитуда напряжения на катушке (в вольтах) подчиняется закону $U_L(\omega)=\frac{UL\omega}{\sqrt{R^2+\left(\omega L-\frac1{\omega C}\right)^2}}$, где $U$ — амплитуда напряжения на источнике тока, $L$ — индуктивность катушки, $\omega$ — частота переменного тока (в с$^{-1}$), $R$ — сопротивление резистора, $C$ — ёмкость конденсатора. При какой частоте $\omega$ амплитуда напряжения на катушке будет наибольшей, если $U=180$ В, $L=0{,}018$ Гн, $C=4\cdot10^{-5}$ Ф и $R=10$ Ом?
Источник: Сборник Ященко 2027
Решение
Ищем максимум при $\omega\gt0$. Поскольку амплитуда положительна, её квадрат достигает максимума при той же частоте.
После деления числителя и знаменателя на $\omega^2$ получаем $U_L^2=U^2L^2/[L^2+(R^2-2L/C)/\omega^2+1/(C^2\omega^4)]$. Значит, нужно минимизировать знаменатель.
Обозначим $t=1/\omega^2$. По условию $L^2=0{,}000324$, $R^2-2L/C=100-900=-800$, $1/C^2=625000000$.
Исследуем $q(t)=625000000t^2-800t+0{,}000324$ на $t\gt0$. Производная $q'(t)=1250000000t-800$ обращается в ноль при $t=0{,}00000064$. До этой точки знак отрицательный, после положительный — это минимум.
Отсюда $\omega=1/\sqrt{0{,}00000064}=1/0{,}0008=1250$ с$^{-1}$. Проверка: $q(t)=625000000(t-0{,}00000064)^2+0{,}000068$, так что найденный минимум положителен и достигается единственный раз.
Ответ
$\omega=1250$ с$^{-1}$.
Другие задания по теме «Наибольшее и наименьшее значение в физических задачах» (8)
- Задание 17 №00045649 — На противоположных берегах прямого участка реки друг напротив друга на…
- Задание 17 №00045648 — На противоположных берегах прямого участка реки друг напротив друга на…
- Задание 17 №00045647 — При подключении источника переменного тока к цепи, состоящей из конденсатора,…
- Задание 17 №00045646 — При подключении источника переменного тока к цепи, состоящей из конденсатора,…
- Задание 17 №00045645 — К блоку солнечных панелей с электродвижущей силой эпсилон равно 30 В и…
- Задание 17 №00045644 — К блоку солнечных панелей с электродвижущей силой эпсилон равно 30 В и…
- Задание 17 №00045643 — Круизный лайнер стоит в океане бортом к волне. Под действием волн он испытывает…
- Задание 17 №00045642 — Круизный лайнер стоит в океане бортом к волне. Под действием волн он испытывает…