Какое значение высоты h приведет к максимальной освещенности границы на круглой площадке радиуса r, где источник света

Какое значение высоты h приведет к максимальной освещенности границы на круглой площадке радиуса r, где источник света размещен на высоте h над центром площадки? Освещенность границы выражается формулой e = kh/(h2 +r2)^3/2, где k - постоянная.
Zhuravl

Zhuravl

Хорошо, давайте решим эту задачу шаг за шагом.

Шаг 1: Найдем производную формулы освещенности по высоте h. Для этого используем правило дифференцирования для функции вида f(x)=g(x)h(x), где g(x) и h(x) - функции одной переменной x.

В нашем случае, g(h)=kh и h(h)=(h2+r2)3/2.

Продифференцируем g(h) и h(h) по h, используя правило дифференцирования степенной функции и правило дифференцирования произведения:

dgdh=k,dhdh=32(h2+r2)1/22h=3h(h2+r2)1/2

Шаг 2: Теперь возьмем производную e по h. Для этого воспользуемся правилом дифференцирования сложной функции:

dedh=dgdh1h(h2+r2)3/2g(h)h2+r2dhdh

Подставим значения производных, которые мы нашли на предыдущем шаге:

dedh=k1h(h2+r2)3/2khh2+r23h(h2+r2)1/2

Шаг 3: Упростим полученное выражение:

dedh=kh(h2+r2)3/23kh2(h2+r2)3/2

Шаг 4: Найдем точку экстремума, приравняв производную к нулю и решив уравнение относительно h:

kh(h2+r2)3/23kh2(h2+r2)3/2=0

kh(h2+r2)3/2=3kh2(h2+r2)3/2

1h=3h2h2+r2

h2+r2=3h3

3h3h2r2=0

Шаг 5: Решим полученное кубическое уравнение. Увы, формула решения кубического уравнения в общем виде достаточно сложна, и нет простого способа найти его корни аналитически. Однако, мы можем использовать численные методы для нахождения корней этого уравнения, например, метод Ньютона.

Шаг 6: Выполним численные вычисления, чтобы найти корни уравнения и определить значение h, которое приведет к максимальной освещенности границы площадки.

Итак, решив уравнение 3h3h2r2=0 численно или графически, мы найдем значения h, которые будут удовлетворять этому уравнению и определять максимальную освещенность границы площадки.
Знаешь ответ?
Задать вопрос
Привет!
hello