Наибольшее… — Задание 17 ЕГЭ по математике №00045631
Наибольшее и наименьшее значение в физических задачах
№2. Задание 17
ID: 00045631
Круизный лайнер стоит в океане бортом к волне. Под действием волн он испытывает вынужденные поперечные колебания. Зависимость амплитуды этих колебаний (в градусах) от периода волны $\tau$ (в секундах) выражается формулой $A(\tau)=k\theta_0\frac{\tau^2}{\sqrt{(T^2-\tau^2)^2+n\tau^2T^2}}$. Коэффициент $k$ определяется отношением ширины лайнера к длине волны, $\theta_0$ — угол наибольшего волнового склона, $T$ — период свободных поперечных колебаний лайнера на тихой воде, $n$ — числовой коэффициент $(0\lt n\lt 0{,}5)$. При каком периоде волны $\tau$ амплитуда вынужденных колебаний лайнера будет наибольшей, если $T=14{,}5$ с?
Источник: Сборник Ященко 2027
Решение
Период положителен. Разделив числитель и знаменатель амплитуды на $\tau^2$, получим $A=k\theta_0/\sqrt{1+(n-2)T^2/\tau^2+T^4/\tau^4}$.
Обозначим $z=T^2/\tau^2\gt0$. Квадрат знаменателя равен $Q(z)=z^2-(2-n)z+1$.
Его производная $Q'(z)=2z-(2-n)$ отрицательна до $z=(2-n)/2$ и положительна после. Минимум положителен: $Q_{min}=1-(2-n)^2/4=n(4-n)/4\gt0$.
Следовательно, амплитуда максимальна при $T^2/\tau^2=(2-n)/2$. Отсюда $\tau=T\sqrt{2/(2-n)}=14{,}5\sqrt{2/(2-n)}$ с.
Проверим выделением квадрата: $Q(z)=(z-(2-n)/2)^2+n(4-n)/4$. Первое слагаемое неотрицательно и обращается в нуль в найденной допустимой точке; меньшего знаменателя быть не может.
Ответ
$\tau=14{,}5\sqrt{\frac2{2-n}}$ с.
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…