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
Хорошо, давайте решим эту задачу шаг за шагом.
Шаг 1: Найдем производную формулы освещенности по высоте . Для этого используем правило дифференцирования для функции вида , где и - функции одной переменной .
В нашем случае, и .
Продифференцируем и по , используя правило дифференцирования степенной функции и правило дифференцирования произведения:
Шаг 2: Теперь возьмем производную по . Для этого воспользуемся правилом дифференцирования сложной функции:
Подставим значения производных, которые мы нашли на предыдущем шаге:
Шаг 3: Упростим полученное выражение:
Шаг 4: Найдем точку экстремума, приравняв производную к нулю и решив уравнение относительно :
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 , которое приведет к максимальной освещенности границы площадки.
Итак, решив уравнение численно или графически, мы найдем значения , которые будут удовлетворять этому уравнению и определять максимальную освещенность границы площадки.
Шаг 1: Найдем производную формулы освещенности по высоте
В нашем случае,
Продифференцируем
Шаг 2: Теперь возьмем производную
Подставим значения производных, которые мы нашли на предыдущем шаге:
Шаг 3: Упростим полученное выражение:
Шаг 4: Найдем точку экстремума, приравняв производную к нулю и решив уравнение относительно
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
Итак, решив уравнение
Знаешь ответ?