Đến mùa sinh sản, một con cá hồi bơi ngược dòng để vượt một quãng đường 240km. Vận tốc dòng nước là 3km/h. Nếu vận tốc bơi của cá khi nước yên lặng là v(km/h)v(km/h) thì năng lượng tiêu hao của con cá trong tt giờ được cho bởi công thức E(v) = cv3t, trong đó c là hằng số, E được tính bằng jun. Tìm vận tốc của con cá khi nước đứng yên để năng lượng tiêu hao là ít nhất.
Hãy suy nghĩ và trả lời câu hỏi trước khi xem đáp án
Lời giải:
Báo saiVận tốc của con cá khi bơi ngược dòng được là v − 3 (km/h)
Thời gian cá bơi được quãng đường 240km là \(t = \frac{{240}}{{v - 3}}\left( h \right).\)
Năng lượng tiêu hao của cá để vượt quãng đường đó là \(E\left( v \right) = 240c.\frac{{{v^3}}}{{v - 3}}\)
Bài toán trở thành tìm v > 3 để E(v) là nhỏ nhất.
\(\begin{array}{l} E'\left( v \right) = 240c.\left( {\frac{{3{v^2}\left( {v - 3} \right) - {v^3}}}{{{{\left( {v - 3} \right)}^2}}}} \right) = 240c.\left( {\frac{{2{v^3} - 9{v^2}}}{{{{\left( {v - 3} \right)}^2}}}} \right)\\ E'\left( v \right) = 0 \Leftrightarrow {v^2}\left( {2v - 9} \right) = 0 \Leftrightarrow v = \frac{9}{2}\left( {do{\mkern 1mu} {\mkern 1mu} {\mkern 1mu} v > 3} \right). \end{array}\)
Vậy \(v = \frac{9}{2}\) thỏa mãn đề bài.