Một vật chuyển động trong 3 giờ với vận tốc v (km/h) phụ thuộc vào thời gian t (h) có đồ thị vận tốc như hình bên. Trong khoảng thời gian 1 giờ kể từ khi bắt đầu chuyển động, đồ thị đó là một phần của đường parabol có đỉnh I(2;5) và có trục đối xứng song song với trục tung, khoảng thời gian còn lại của đồ thị là một đoạn thẳng song song với trục hoành. Tính quãng đường mà vật di chuyển được trong 3 giờ đó
Hãy suy nghĩ và trả lời câu hỏi trước khi xem đáp án
Lời giải:
Báo saiGọi phương trình của vận tốc trong 1h đầu là: \( v(t) = a{\mkern 1mu} {t^2} + bt + c{\mkern 1mu} {\mkern 1mu} (a \ne 0)\)
Quan sát hình vẽ, ta thấy đồ thị hàm số có đỉnh I(2;5) và đi qua điểm A(1;4),(0;1)
Suy ra:
\(\left\{ \begin{array}{l} - \frac{b}{{2a}} = 2\\ a{.2^2} + b.2 + c = 5\\ c = 1 \end{array} \right. \to \left\{ \begin{array}{l} b = - 4a\\ 4a + 2b + 1 = 5\\ c = 1 \end{array} \right. \to \left\{ \begin{array}{l} b = 4\\ a = - 1\\ c = 1 \end{array} \right. \to v(t) = - {t^2} + 4t + 1\)
Quãng đường vật chuyển động trong 1 giờ đầu là:
\( s = \int\limits_0^1 {v(t)dt = } \int\limits_0^1 {( - {t^2} + 4t + 1)dt = } \left( {\frac{{ - {t^3}}}{3} + 2{t^2} + t} \right)_0^1 = \frac{8}{3}(km)\)
Trong 2h tiếp theo vật chuyển động thẳng đều với vận tốc 4km/h
⇒ Quãng đường đi được trong 2h tiếp theo là 8 km.
Vậy quãng đường mà vật di chuyển được trong 3 giờ đó là: \( \frac{8}{3} + 8 = \frac{{32}}{3}{\mkern 1mu} {\mkern 1mu} \left( {km} \right)\)