Задача 27971. Рациональные уравнения и неравенства

ЕГЭ Математика (профиль)Задание 9Рациональные уравнения и неравенства2.2.2 Рациональные неравенства

Перед отправкой тепловоз издал гудок с частотой f_0 = 440 Гц. Чуть позже издал гудок подъезжающий к платформе тепловоз. Из-⁠за эффекта Доплера частота второго гудка f больше первого: она зависит от скорости тепловоза по закону f левая круглая скобка v правая круглая скобка = дробь: числитель: f_0 , знаменатель: 1 минус дробь: числитель: v , знаменатель: c конец дроби конец дроби (Гц), где c  — скорость звука (в м/с). Человек, стоящий на платформе, различает сигналы по тону, если они отличаются не менее чем на 10 Гц. Определите, с какой минимальной скоростью приближался к платформе тепловоз, если человек смог различить сигналы, а c = 315 м/с. Ответ выразите в м/⁠с.

В подтеме 14 задач
Разбор
Главная идея: Эффект Доплера описывает увеличение частоты приближающегося источника. Условие различимости сигналов переводится в неравенство, откуда находится минимальная скорость.

Нужно найти минимальную скорость, при которой различие частот составляет хотя бы 10 Гц. Составим неравенство:

f(v)f010f(v) - f_0 \geq 10

Подставим формулу для f(v)f(v) и известные значения:

4401v31544010\frac{440}{1 - \frac{v}{315}} - 440 \geq 10

Упростим левую часть, приведя к общему знаменателю:

4401v315=440315315v=138600315v\frac{440}{1 - \frac{v}{315}} = \frac{440 \cdot 315}{315 - v} = \frac{138600}{315 - v}

Тогда:

138600315v44010\frac{138600}{315 - v} - 440 \geq 10

138600440(315v)315v10\frac{138600 - 440(315 - v)}{315 - v} \geq 10

138600138600+440v315v10\frac{138600 - 138600 + 440v}{315 - v} \geq 10

440v315v10\frac{440v}{315 - v} \geq 10

Делим обе части на 10:

44v315v1\frac{44v}{315 - v} \geq 1

44v315v44v \geq 315 - v

45v31545v \geq 315

v7v \geq 7

Оригинальное ограничение v<315v < 315 гарантирует, что знаменатель положителен. Минимальное значение скорости, удовлетворяющее условию: v=7v = 7 м/с.

Типичные ошибки

  • Ошибка при упрощении дроби с двойным знаменателем — неправильное приведение к общему знаменателю.
  • Неправильное направление неравенства при умножении на отрицательное число или забывчивость о знаке (315v)(315 - v).
  • Арифметическая ошибка при раскрытии скобок: 440315440 \cdot 315 должно равняться 138600138600.

Ещё задачи этой подтемы