На Горох
Разбор упражнения

ГДЗ: Упражнение 976 - Глава 9 (Итоговые упражнения) - (Алгебра и начала математического анализа 10-11 классы, Алимов Шавкат Арифджанович, Колягин Юрий Михайлович, Ткачева Мария Владимировна)

Глава 9 Страницы: 287, 288, 289, 290
А вы знали? Проект, реферат или доклад можно создать с помощью ИИ за 5 минут — и сразу скачать готовый файл Word. Попробовать

976 упражнение:

Из всех прямоугольников, вписанных в полукруг радиуса \( R \) так, что одна сторона прямоугольника лежит на диаметре полукруга, выбрать тот, у которого наибольшая площадь. Найти эту площадь.

1)
Ответ

Шаг 1: Составление функции для оптимизации.

Расположим полукруг в декартовой системе координат с центром в начале координат \((0; 0)\) и диаметром на оси \( Ox \). Уравнение окружности: \( x^2 + y^2 = R^2 \).

Пусть стороны прямоугольника равны \( 2x \) (на диаметре) и \( y \) (высота). Угол полукруг-прямоугольник находится в точке \((x; y)\), которая лежит на окружности.

Связь между сторонами: \( x^2 + y^2 = R^2 \implies y = \sqrt{R^2 - x^2} \).

Площадь прямоугольника \( S \) (максимизируем): \( S = (2x)y = 2x \sqrt{R^2 - x^2} \).

Ограничения: \( 0 < x < R \).

Максимизация \( S \) эквивалентна максимизации \( S^2 \). Пусть \( f(x) = S^2 \):

\( f(x) = 4x^2 (R^2 - x^2) = 4R^2 x^2 - 4x^4 \).

Шаг 2: Нахождение первой производной \( f'(x) \).

\( f'(x) = (4R^2 x^2 - 4x^4)' = 8R^2 x - 16x^3 \).

Шаг 3: Нахождение критической точки.

Приравниваем производную к нулю: \( f'(x) = 0 \).

\( 8R^2 x - 16x^3 = 0 \).

\( 8x (R^2 - 2x^2) = 0 \).

Так как \( x \neq 0 \), то \( R^2 - 2x^2 = 0 \implies x^2 = R^2/2 \implies x = R/\sqrt{2} = R\sqrt{2}/2 \).

Шаг 4: Проверка, что это максимум.

Вторая производная: \( f''(x) = 8R^2 - 48x^2 \).

В критической точке \( x^2 = R^2/2 \): \( f''(x) = 8R^2 - 48(R^2/2) = 8R^2 - 24R^2 = -16R^2 < 0 \). Это максимум.

Шаг 5: Нахождение наибольшей площади.

При \( x = R\sqrt{2}/2 \):

  • Сторона на диаметре: \( 2x = R\sqrt{2} \).
  • Высота: \( y = \sqrt{R^2 - x^2} = \sqrt{R^2 - R^2/2} = \sqrt{R^2/2} = R\sqrt{2}/2 \).
  • Наибольшая площадь: \( S_{max} = 2x y = R\sqrt{2} \cdot \frac{R\sqrt{2}}{2} = R^2 \frac{2}{2} = R^2 \).

Ответ: Наибольшая площадь \( R^2 \). Стороны прямоугольника \( R\sqrt{2} \) и \( R\sqrt{2}/2 \).

Что применять при решении

Интервалы возрастания и убывания

Интервалы возрастания функции \( f(x) \) находятся там, где её первая производная \( f'(x) > 0 \). Интервалы убывания — где \( f'(x) < 0 \).
Возрастание: \( f'(x) > 0 \); Убывание: \( f'(x) < 0 \)

Точки экстремума

Точки экстремума — это критические точки, в которых производная меняет знак. Если знак меняется с '+' на '-', то это максимум; если с '-' на '+', то это минимум.
Критические точки: \( f'(x) = 0 \text{ или } f'(x) \text{ не существует} \)

Наибольшее и наименьшее значение на отрезке

Для функции \( f(x) \) на отрезке \( [a; b] \) наибольшее/наименьшее значение достигается либо в критических точках внутри отрезка, либо на его концах \( f(a) \) и \( f(b) \).
\( \max / \min f(x) \in \{ f(x_c), f(a), f(b) \}, \text{ где } x_c \text{ - критическая точка} \)

Точки перегиба

Точки, в которых вторая производная \( f''(x) \) равна нулю или не существует, и при этом \( f''(x) \) меняет знак.
\( f''(x) = 0 \text{ или } f''(x) \text{ не существует и меняет знак} \)

Производная степенной функции

Правило дифференцирования степенной функции.
\( (x^n)' = n x^{n-1} \)

Производная сложной функции (цепное правило)

Производная сложной функции \( f(g(x)) \).
\( (f(g(x)))' = f'(g(x)) \cdot g'(x) \)

Не сходится своя задача? Разберём по шагам

  • Формула, подстановка и расчёт
  • Числа считает калькулятор, а не нейросеть
  • Бесплатно и без регистрации
Решить задачу Разбор задачи бесплатный

Другие упражнения из параграфа Глава 9

Данные параграфа

К параграфу →
Глава
Глава 9
Параграф
Глава 9 — Итоговые упражнения
Учебник
Алгебра и начала математического анализа 10-11 классы
Автор
Алимов Шавкат Арифджанович, Колягин Юрий Михайлович, Ткачева Мария Владимировна
Год
2025

Задали работу по этой теме?

Реферат, доклад или проект по параграфу: план, текст, таблицы и оформление по требованиям.

Создать проект Готовый файл Word. Оплата после того, как увидите работу.