Задание 9 ЕГЭ, математика (профиль): Квадратные и степенные уравнения и неравенства

ЕГЭ Математика (профиль)Задание 9Квадратные и степенные уравнения и неравенства2.1.12.7* Разные задачи с прикладным содержанием

На верфи инженеры проектируют новый аппарат для погружения на небольшие глубины. Конструкция имеет форму сферы, а значит, действующая на аппарат выталкивающая (архимедова) сила, выражаемая в ньютонах, будет определяться по формуле: FА  =  αρgr3, где α  =  4,2  — постоянная, r  — радиус аппарата в метрах, ρ  =  1000 кг/м3  — плотность воды, а g  — ускорение свободного падения (считайте g  =  10 Н/кг). Каков может быть максимальный радиус аппарата, чтобы выталкивающая сила при погружении была не больше, чем 336 000 Н? Ответ выразите в метрах.

В подтеме 18 задач
Разбор
Главная идея: Задача сводится к решению кубического неравенства: подставляем константы в формулу силы, приводим неравенство к виду r3≤8r^3 ≤ 8 и извлекаем кубический корень.

Подставим в формулу архимедовой силы все известные значения. Дано: FА=αρgr3F_А = αρgr^3, где α=4,2α = 4,2, ρ=1000ρ = 1000 кг/м³, g=10g = 10 Н/кг.

По условию задачи выталкивающая сила не должна превышать 336 000 Н, поэтому составляем неравенство: FА≤336 000F_А ≤ 336\,000

Подставляем формулу: 4,2⋅1000⋅10⋅r3≤336 0004,2 · 1000 · 10 · r^3 ≤ 336\,000

Произведём умножение коэффициентов слева: 4,2⋅10 000⋅r3≤336 0004,2 · 10\,000 · r^3 ≤ 336\,000 42 000⋅r3≤336 00042\,000 · r^3 ≤ 336\,000

Делим обе части на 42 000: r3≤336 00042 000=8r^3 ≤ \frac{336\,000}{42\,000} = 8

Извлекаем кубический корень из обеих частей неравенства (функция y=x3y = x^3 монотонно возрастает, поэтому знак неравенства сохраняется): r≤83=2r ≤ \sqrt[3]{8} = 2

Таким образом, максимальный радиус аппарата составляет 2 метра.

Типичные ошибки

  • Ошибка в арифметике при умножении 4,2⋅1000⋅104,2 · 1000 · 10: некорректный расчёт промежуточного произведения приводит к неверному кубическому неравенству.
  • Забывают, что нужно найти именно максимальный радиус, а не просто решить уравнение — требуется работать с неравенством, а не равенством.
  • Неправильное извлечение кубического корня: ошибка в вычислении 83\sqrt[3]{8} или забывают применить корень к обеим частям неравенства.
Непонятно?

Похожие задачи