Алексей и Вадим, обучающиеся на первом курсе химического факультета, проводят эксперимент по измерению количества испарившейся воды из солевого раствора. В первом сосуде содержится 32 кг солевого раствора, а во втором сосуде — 5 кг. Студенты определили, что при испарении воды процентное содержание соли в первом сосуде увеличилось в n раз, а во втором сосуде — в m раз. Найдите максимальное количество испарившейся воды из обоих сосудов, при условии, что произведение mn равно 10.
Sverkayuschiy_Gnom_5877
Для решения данной задачи нам необходимо воспользоваться принципом сохранения массы.
Обозначим количество испарившейся воды из первого сосуда как кг, а из второго сосуда как кг.
Из условия задачи известно, что общее количество соли в системе остается неизменным. Так как из первого сосуда испаряется вода, а соль остается, то количество соли в первом сосуде увеличивается в раз. Изначально в первом сосуде содержится 32 кг солевого раствора, поэтому после испарения будет содержаться кг соли.
Аналогично, количество соли во втором сосуде увеличивается в раз. Следовательно, после испарения во втором сосуде будет содержаться кг соли.
Поскольку общее количество соли в системе не изменяется, мы можем записать следующее уравнение:
Также из условия задачи известно, что произведение равно некоторому числу. Обозначим это число как . То есть, .
Нам нужно найти максимальное количество испарившейся воды из обоих сосудов, то есть максимальное значение для . Обозначим это максимальное значение как .
Теперь мы можем сформулировать задачу в виде математической задачи оптимизации:
Для решения этой задачи воспользуемся методом подстановки.
Из уравнения можем выразить одну переменную через другую:
Подставим это выражение в уравнение :
Упростим это уравнение:
Теперь у нас есть квадратное уравнение относительно переменной . Решим его с помощью формулы дискриминанта:
В данном случае , , .
Мы получили два значения для . Рассмотрим каждое из них отдельно.
1. Пусть
Для этого значения найдем соответствующие значения и произведение :
2. Пусть
Для этого значения найдем соответствующие значения и произведение :
Теперь для каждой пары значений и найдем соответствующие значения и :
Наконец, найдем значения для каждой пары значений и :
Среди значений и выберем максимальное значение. Это и будет максимальное количество испарившейся воды из обоих сосудов при заданных условиях.
Обозначим количество испарившейся воды из первого сосуда как
Из условия задачи известно, что общее количество соли в системе остается неизменным. Так как из первого сосуда испаряется вода, а соль остается, то количество соли в первом сосуде увеличивается в
Аналогично, количество соли во втором сосуде увеличивается в
Поскольку общее количество соли в системе не изменяется, мы можем записать следующее уравнение:
Также из условия задачи известно, что произведение
Нам нужно найти максимальное количество испарившейся воды из обоих сосудов, то есть максимальное значение для
Теперь мы можем сформулировать задачу в виде математической задачи оптимизации:
Для решения этой задачи воспользуемся методом подстановки.
Из уравнения
Подставим это выражение в уравнение
Упростим это уравнение:
Теперь у нас есть квадратное уравнение относительно переменной
В данном случае
Мы получили два значения для
1. Пусть
Для этого значения
2. Пусть
Для этого значения
Теперь для каждой пары значений
Наконец, найдем значения
Среди значений
Знаешь ответ?