Một con cá bơi ngược dòng để vượt một khoảng cách là 300km, vận tốc nước là 6(km/h). Vận tốc bơi của cá khi nước đứng yên là v (km/h) thì năng lượng tiêu hao của cá trong t giờ được cho bởi công thức: E(v) = c.v3.t, trong đó c là hằng số, E tính bằng Jun. Hỏi vận tốc bơi của cá khi nước đứng yên sao cho năng lượng tiêu hao ít nhất là bao nhiêu ?
Hãy suy nghĩ và trả lời câu hỏi trước khi xem đáp án
Lời giải:
Báo saiVận tốc thực tế của cá bơi là \( {v_{tt}} = v - 6(km/h)\) (km/h).
Suy ra thời gian để bơi là
\(\begin{array}{l} t = \frac{{300}}{{v - 6}}(h) \to E = c{v^3}\frac{{300}}{{v - 6}}(J)\\ \to {E_{\min }} \Leftrightarrow {\left( {{v^3}\frac{{300}}{{v - 6}}} \right)_{\min }} \end{array}\)
Ta có:
\(\begin{array}{l} f(v) = {v^3}\frac{{300}}{{v - 6}},v > 6 \to f'(v) = 300\frac{{2{v^3} - 18{v^2}}}{{{{(v - 6)}^2}}}\\ {v_{\max }} \Leftrightarrow f'(v) = 0 \Leftrightarrow \frac{{2{v^3} - 18{v^2}}}{{{{(v - 6)}^2}}} = 0 \to v = 9km/h \end{array}\)