12Toán 12 Trả lời ngắn Vận dụng cao 334

Một bể chứa nước thô nhận nước từ tuyến bơm cấp. Trong ca làm việc 0≤t≤170 \le t \le 17 (giờ), cảm biến ghi lưu lượng vào qv(t)q_v\left(t\right) (m3/giờ\text{m}^3/\text{giờ}) bằng hai công thức:
qv(t)=11t+68q_v\left(t\right) = 11t + 68 khi 0≤t≤50 \le t \le 5, và qv(t)=3t−9q_v\left(t\right) = 3t - 9 khi 8≤t≤178 \le t \le 17.
Trong khoảng 5<t<85 < t < 8 cảm biến **mất dữ liệu**. Quy ước vận hành: lấy **nội suy tuyến tính** giữa hai số đọc tốt ở hai đầu khoảng trống, tức giữa qv(5)=123q_v\left(5\right) = 123 và qv(8)=15q_v\left(8\right) = 15.
Lịch xả có hai giai đoạn: qx(t)=48q_x\left(t\right) = 48 m3/giờ\text{m}^3/\text{giờ} khi 0≤t≤110 \le t \le 11, và qx(t)=17q_x\left(t\right) = 17 m3/giờ\text{m}^3/\text{giờ} khi 11<t≤1711 < t \le 17.
<table><tr><th>Khoảng</th><th>qv(t)q_v\left(t\right)</th><th>qx(t)q_x\left(t\right)</th></tr><tr><td>[0;5]\left[0; 5\right]</td><td>11t+6811t + 68</td><td>4848</td></tr><tr><td>(5;8)\left(5; 8\right)</td><td>nội suy tuyến tính</td><td>4848</td></tr><tr><td>[8;11]\left[8; 11\right]</td><td>3t−93t - 9</td><td>4848</td></tr><tr><td>(11;17]\left(11; 17\right]</td><td>3t−93t - 9</td><td>1717</td></tr></table>
Đầu ca bể chứa V0=2900V_0 = 2900 m3\text{m}^3; mức chứa phải **không vượt** ngưỡng an toàn Vat=3011V_{\text{at}} = 3011 m3\text{m}^3 trong suốt ca. Chỉ được xả bớt **một lần duy nhất ngay trước** t=0t = 0, và lượng xả phải là **bội** của 100100 m3\text{m}^3; sau đó bể chạy đúng lịch xả trên, không can thiệp thêm.
Hỏi lượng xả nhỏ nhất (bội của 100100) phải xả ngay trước t=0t = 0 là bao nhiêu m3\text{m}^3?

Câu hỏi có hữu ích?

Lời giải

Đáp án
3 0 0
Các bước giải
1
**Bước 1 — dựng lại khoảng mất dữ liệu.** Hai số đọc tốt là (5;123)\left(5; 123\right) và (8;15)\left(8; 15\right), nên đường nội suy có hệ số góc −36-36 và qv(t)=123−36(t−5)q_v\left(t\right) = 123 - 36\left(t - 5\right) trên khoảng ấy. Đây là một đường **mới**: kéo dài công thức đoạn đầu qua khoảng trống là sai, mà thay bằng một hằng số trung bình cũng sai.
2
**Bước 2 — lưu lượng ròng và chỗ đổi dấu.** Trên [0;5]\left[0; 5\right] thì qvq_v tăng nên qv−qx≥68−48>0q_v - q_x \ge 68 - 48 > 0, VV tăng. Trong khoảng trống, qvq_v giảm đều từ 123123 xuống 1515, cắt mức xả 4848 tại
3
t∗=5+48−123−36=8512t^* = 5 + \dfrac{48 - 123}{-36} = \dfrac{85}{12},
4
nên VV đạt **cực đại** tại t∗t^* chứ không phải ở một mốc ghép.
5
**Bước 3 — tích luỹ.** V(t)=2900+∫0t(qv−qx) dsV\left(t\right) = 2900 + \int_0^t \left(q_v - q_x\right)\,\mathrm{d}s; trên mỗi đoạn con qv−qxq_v - q_x là hàm bậc nhất nên tích phân là diện tích hình thang. Lập bảng:
6
<table><tr><th>tt</th><th>V(t)V\left(t\right)</th><th>Ghi chú</th></tr><tr><td>t=0t = 0</td><td>29002900</td><td>đầu ca</td></tr><tr><td>t=5t = 5</td><td>3137,53137{,}5</td><td>hết đoạn công thức đầu</td></tr><tr><td>t=8512t = \dfrac{85}{12}</td><td>257258\dfrac{25725}{8}</td><td>đỉnh: qv=qxq_v = q_x trong khoảng trống</td></tr><tr><td>t=8t = 8</td><td>3200,53200{,}5</td><td>hết khoảng trống</td></tr><tr><td>t=11t = 11</td><td>31153115</td><td>đáy: đổi giai đoạn xả</td></tr><tr><td>t=17t = 17</td><td>32113211</td><td>cuối ca</td></tr></table>
7
Giá trị lớn nhất là Vmax⁡=257258V_{\max} = \dfrac{25725}{8} m3\text{m}^3; cuối ca V(17)=3211V\left(17\right) = 3211 vẫn nhỏ hơn, dù giai đoạn xả nhẹ có kéo mức hồ lên trở lại.
8
**Bước 4 — lượng xả.** Xả RR ngay trước t=0t = 0 thì cả quỹ đạo hạ xuống đúng RR, nên điều kiện an toàn là Vmax⁡−R≤3011V_{\max} - R \le 3011, tức R≥16378R \ge \dfrac{1637}{8}. Vì RR phải là bội của 100100 nên
9
R=100⋅⌈16378100⌉=300R = 100 \cdot \left\lceil \dfrac{\dfrac{1637}{8}}{100} \right\rceil = 300 m3\text{m}^3.
10
Làm tròn đến bội **gần nhất** sẽ ra 200200 — vẫn là một bội đẹp, nhưng khi ấy Vmax⁡−R=241258>3011V_{\max} - R = \dfrac{24125}{8} > 3011, hồ vượt ngưỡng. Với R=300R = 300 thì mức thấp nhất trong ca còn 26002600 m3\text{m}^3, vẫn không âm.
11
Vậy lượng xả nhỏ nhất là 300300 m3\text{m}^3.
Lời giải có hữu ích?
Xem dạng tự luận của câu này

Một bể chứa nước thô nhận nước từ tuyến bơm cấp. Trong ca làm việc 0≤t≤170 \le t \le 17 (giờ), cảm biến ghi lưu lượng vào qv(t)q_v\left(t\right) (m3/giờ\text{m}^3/\text{giờ}) bằng hai công thức:
qv(t)=11t+68q_v\left(t\right) = 11t + 68 khi 0≤t≤50 \le t \le 5, và qv(t)=3t−9q_v\left(t\right) = 3t - 9 khi 8≤t≤178 \le t \le 17.
Trong khoảng 5<t<85 < t < 8 cảm biến **mất dữ liệu**. Quy ước vận hành: lấy **nội suy tuyến tính** giữa hai số đọc tốt ở hai đầu khoảng trống, tức giữa qv(5)=123q_v\left(5\right) = 123 và qv(8)=15q_v\left(8\right) = 15.
Lịch xả có hai giai đoạn: qx(t)=48q_x\left(t\right) = 48 m3/giờ\text{m}^3/\text{giờ} khi 0≤t≤110 \le t \le 11, và qx(t)=17q_x\left(t\right) = 17 m3/giờ\text{m}^3/\text{giờ} khi 11<t≤1711 < t \le 17.
<table><tr><th>Khoảng</th><th>qv(t)q_v\left(t\right)</th><th>qx(t)q_x\left(t\right)</th></tr><tr><td>[0;5]\left[0; 5\right]</td><td>11t+6811t + 68</td><td>4848</td></tr><tr><td>(5;8)\left(5; 8\right)</td><td>nội suy tuyến tính</td><td>4848</td></tr><tr><td>[8;11]\left[8; 11\right]</td><td>3t−93t - 9</td><td>4848</td></tr><tr><td>(11;17]\left(11; 17\right]</td><td>3t−93t - 9</td><td>1717</td></tr></table>
Đầu ca bể chứa V0=2900V_0 = 2900 m3\text{m}^3; mức chứa phải **không vượt** ngưỡng an toàn Vat=3011V_{\text{at}} = 3011 m3\text{m}^3 trong suốt ca. Chỉ được xả bớt **một lần duy nhất ngay trước** t=0t = 0, và lượng xả phải là **bội** của 100100 m3\text{m}^3; sau đó bể chạy đúng lịch xả trên, không can thiệp thêm.
Dựng lại lưu lượng vào trên khoảng mất dữ liệu, lập V(t)V\left(t\right), chỉ rõ VV đạt cực đại ở đâu và vì sao, rồi tìm lượng xả nhỏ nhất; kiểm lại rằng bội nhỏ hơn một bước thì không đạt.

Đáp án 300 m3300\ \text{m}^{3}

Câu hỏi cùng chủ đề

TN
Một chất điểm chuyển động thẳng với vận tốc v(t)=2t−6v(t) = 2t - 6 (m/s), trong đó tt tính bằng giây. Tính độ dịch chuyển của chất điểm trong 44 giây đầu tiên.
Trắc nghiệm Nguyên hàm và tích phân Thông hiểu 16 1422
ĐS
Một chất điểm chuyển động thẳng với vận tốc v(t)=4t−4v(t) = 4t - 4 (m/s), trong đó tt tính bằng giây.
Đúng – Sai Nguyên hàm và tích phân Vận dụng 2 231
TLN
Một chất điểm chuyển động thẳng với vận tốc v(t)=t−1v(t) = t - 1 (m/s), trong đó tt tính bằng giây. Tính quãng đường (mét) chất điểm đi được trong 33 giây đầu tiên.
Trả lời ngắn Nguyên hàm và tích phân Vận dụng 10 903
TN
Một chất điểm chuyển động thẳng với vận tốc v(t)=t−2v(t) = t - 2 (m/s), trong đó tt tính bằng giây. Tính quãng đường chất điểm đi được trong 66 giây đầu tiên.
Trắc nghiệm Nguyên hàm và tích phân Vận dụng 20 1321
TLN
Một hệ thu hồi dung môi theo dõi lưu lượng dung môi trong khoảng thời gian t∈[1;6]t \in \left[1; 6\right] (phút). Đồng hồ tại chỗ chỉ lưu lượng theo công thức
qđo(t)=−1310t2+69q_{\text{đo}}\left(t\right) = -\dfrac{13}{10}t^{2} + 69 (lít/phút),
nhưng đồng hồ bị lệch **tuyến tính**: qđo=a qthật+bq_{\text{đo}} = a\,q_{\text{thật}} + b với a>0a > 0; hai hằng số aa, bb chưa biết.
Hai dữ kiện hiệu chuẩn: tại thời điểm t0=4t_0 = 4 phút, thiết bị chuẩn đo được lưu lượng thật là 3737 lít/phút; và tổng thể tích dung môi **thật** chảy qua trong cả khoảng [1;6]\left[1; 6\right] là 193,33193{,}33 lít (do bể chuẩn cân đo).
Hỏi thể tích dung môi **thật** chảy qua trong khoảng [4;6]\left[4; 6\right] bằng bao nhiêu lít?
Trả lời ngắn Nguyên hàm và tích phân Vận dụng cao 12 692