Какую постоянную скорость (км в час) должен иметь Август, чтобы время в пути было минимальным, если он вышел из дома и шел по прямой дороге, а его собака Рексас, бегущая быстрее, чем он, догоняет его и они вместе возвращаются домой с постоянной скоростью 4 км/ч?
Математика 11 класс Оптимизация движения постоянная скорость Августа время в пути собака Рексас минимальное время скорость 4 км/ч задача по математике 11 класс Новый
Чтобы решить эту задачу, давайте обозначим скорость Августа как V (км/ч). Поскольку собака Рексас бегает быстрее, чем Август, пусть его скорость будет V + D, где D - это разница в скорости между собакой и Августом.
Теперь рассмотрим ситуацию. Август выходит из дома и начинает идти по прямой дороге. В это время собака Рексас начинает его догонять. Как только Рексас догоняет Августа, они вместе возвращаются домой с постоянной скоростью 4 км/ч.
Обозначим время, за которое собака догоняет Августа, как T (часы). За это время Август проходит расстояние:
Собака, которая бежит быстрее, проходит расстояние:
Так как собака догоняет Августа, расстояние, которое они преодолевают, будет одинаковым, когда Рексас его догоняет. Это означает, что:
Теперь, когда они возвращаются домой, они движутся с постоянной скоростью 4 км/ч. Время, за которое они вернутся домой, можно выразить как:
Теперь мы можем выразить S через V и T:
Подставим это значение в уравнение, чтобы получить:
Сократив V * T, получаем:
Теперь мы можем выразить T:
Теперь подставим T обратно в уравнение для времени возвращения:
Теперь, чтобы найти минимальную скорость Августа, мы можем использовать уравнение:
Таким образом, если скорость собаки Рексас составляет D км/ч, то скорость Августа должна составлять 4 км/ч, чтобы минимизировать время в пути.
Итак, постоянная скорость Августа должна составлять 4 км/ч, чтобы время в пути было минимальным.