• Предмет: Математика
  • Автор: ferzelizade86
  • Вопрос задан 2 года назад

Для обеспечения водой двух зданий,

расположенных на берегу реки, бы-

ли установлены специальные насо-

сы. Расстояние между зданиями

4 км, расстояние от одного здания до

реки 4 км, от другого - 1 км. В какой

точке, вдоль реки, нужно располо-

жить насос, чтобы при прокладке

было использовано минимум труб?

Приложения:

Ответы

Ответ дал: DocAlfer
2

Ответ:

Пошаговое объяснение:

Значит смотрим прикрепленный рисунок - там обозначения

L₁ = \sqrt{x^{2}  +1}

L₂ = \sqrt{(4-x)^{2}+ 16}

Общая длина труб L = L₁ + L₂

L = \sqrt{x^{2}  +1} + \sqrt{(4-x)^{2}+ 16}

Надо найти минимум этой функции. Это значит, что производная будет = 0

L'=  \frac{1}{2} \frac{2x}{\sqrt{x^{2} +1}}  - \frac{1}{2} \frac{2(4-x)}{\sqrt{(4-x)^{2} +16} }  = 0\\

\frac{x}{\sqrt{x^{2} +1}}  = \frac{(4-x)}{\sqrt{(4-x)^{2} +16} }

возведем обе части в квадрат

x²((4-x)²+16) = (4-x)² (x²+1)

x²(4-x)² + 16x² = x²(4-x)² + (4-x)²

16x² = (4-x)²

4x = 4-x

5x = 4

x = 0.8

Т. е. от левой точки должен быть насос в 800 м = 0,8 км, и 3,2 от правой.

Минимальная длина труб будет √(0,64+1) + √(3,2*3,2+16) = 1,28 + 5,12 = 6,4 км.

Приложения:

ferzelizade86: Спасибо.Можно ли доказать что если эти два прямоугольных треугольника будут подобными то есть насосы будут наклонены под одним и тем же углом к каналу эти два расстояния а сумме дадут минимальную длину насоса?Вот к примеру такая задача на оптимизацию решается:Статуя высотой 4 м стоит на колонне, высота которой 5,6 м. На каком расстоянии должен встать человек ростом (до уровня глаз) 1,6 м, чтобы видеть статую под наибольшим углом?
ferzelizade86: Приведенная мною задача в качестве примера именно тангенс сами решается:L-расстояние до статуи
Угол, под которым человек видит подножие статуи tg α=(5,6-1,6)/L =4/L
Угол, под которым человек видит вершину статуи tg β=(4+5,6-1,6)/L=8/L
Угол, под которым человек видит статую ф=β-α
tgф=(tgβ-tgα)/(1+tgα*tgβ)=4L/(L²+32)
Продифференцируем по L и приравняем к нулю:
4(L²+32)-8L²=0
L²=32
L=4√2~2, 8 м
DocAlfer: Я думаю, что это доказательство можно получить из идеи во втором ответе MatemaX9 - равенство углов даст как раз ту самую прямую из симметричной точки - это и будет кратчайшим расстоянием. В числах наверное как раз и придется искать через тангенс
Ответ дал: MatemaX9
3

Ответ:

Пошаговое объяснение:

Решение находим графически с помощью построения симметричной точки.Решение в приложении.

Приложения:

MatemaX9: если выбрать любую другую точку на берегу,то расстояние до точки Н будет ломаная линия,что длиннее прямой,поскольку АС+СВ=СВ+СН Значит любая ломаная длиннее этого варианта
DocAlfer: идея отличная. А где эта точка? Вопрос был - расстояние!
DocAlfer: Через тангенсы искать?
DocAlfer: Да точно так проще! 1/x = 4/(4-x) 5x = 4, x = 0.8, Тот же результат
MatemaX9: Можно еще проще. 1/4 =х/4х значит 5х=4 х=0,8
DocAlfer: это из подобия?
Вас заинтересует