На Горох
Разбор упражнения

ГДЗ: Упражнение 982 - 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

982 упражнение:

Груз, лежащий на горизонтальной плоскости, нужно сдвинуть с места силой, приложенной к этому грузу (рис. 149). Определить угол, образуемый этой силой с плоскостью, при котором величина силы будет наименьшей, если коэффициент трения груза равен \( k \).

1)
Ответ

Шаг 1: Составление уравнения движения.

Пусть \( F \) — сила, приложенная под углом \( \alpha \) к горизонтальной плоскости. \( m \) — масса груза, \( g \) — ускорение свободного падения, \( N \) — сила нормальной реакции опоры, \( F_{тр} \) — сила трения скольжения, \( k \) — коэффициент трения.

Сила \( F \) раскладывается на горизонтальную \( F_x = F \cos \alpha \) и вертикальную \( F_y = F \sin \alpha \).

Для сдвига с места требуется, чтобы горизонтальная сила преодолела силу трения покоя (которая максимальна при сдвиге): \( F \cos \alpha = F_{тр} \).

Сила трения \( F_{тр} = k N \). Сила нормальной реакции \( N \) равна весу тела \( mg \) минус вертикальная составляющая приложенной силы \( F_y \): \( N = mg - F \sin \alpha \).

Уравнение движения: \( F \cos \alpha = k (mg - F \sin \alpha) \).

Шаг 2: Выражение силы \( F \) через угол \( \alpha \).

\( F \cos \alpha = k mg - k F \sin \alpha \)

\( F (\cos \alpha + k \sin \alpha) = k mg \)

\( F(\alpha) = \frac{k mg}{\cos \alpha + k \sin \alpha} \).

Минимальное значение \( F(\alpha) \) достигается, когда знаменатель \( G(\alpha) = \cos \alpha + k \sin \alpha \) имеет максимальное значение.

Шаг 3: Нахождение максимума знаменателя \( G(\alpha) \).

Находим производную \( G'(\alpha) \):

\( G'(\alpha) = (\cos \alpha + k \sin \alpha)' = -\sin \alpha + k \cos \alpha \).

Приравниваем к нулю: \( G'(\alpha) = 0 \).

\( -\sin \alpha + k \cos \alpha = 0 \)

\( k \cos \alpha = \sin \alpha \)

Поскольку \( \cos \alpha \neq 0 \) (иначе \( \sin \alpha = 0 \) и \( 1=0 \)), делим на \( \cos \alpha \):

\( k = \frac{\sin \alpha}{\cos \alpha} = \tan \alpha \).

Критическая точка: \( \alpha_0 = \arctan k \).

Шаг 4: Проверка, что это максимум.

Вторая производная: \( G''(\alpha) = -\cos \alpha - k \sin \alpha = -(\cos \alpha + k \sin \alpha) = -G(\alpha) \).

Так как \( \alpha \) — угол, который нужно приложить для сдвига, \( F > 0 \), поэтому \( G(\alpha) > 0 \).

Следовательно, \( G''(\alpha_0) = -G(\alpha_0) < 0 \). Это максимум.

Вывод: Минимальная сила \( F \) будет приложена под углом \( \alpha \), тангенс которого равен коэффициенту трения \( k \).

Ответ: Угол, при котором величина силы будет наименьшей, равен \( \alpha = \arctan k \).

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.