Консультация № 185646
22.03.2012, 23:13
0.00 руб.
23.03.2012, 09:50
0 15 2
Здравствуйте! Прошу помощи в следующем вопросе:
Пожалуйста, помогите!!!
Смещение материальной точки по двум перпендикулярным направлениям описывается уравнением x=sin2t и y=5sin(2t+1.57). Записать уравнение траектории: найти зависимость линейной скорости от времени, вычислить максимальную скорость.
Спасибо большое!!!

Обсуждение

давно
Профессор
399103
482
23.03.2012, 10:14
общий
25.03.2012, 20:51
это ответ
Здравствуйте, lady.pch!

Собственно, уравнение траектории дано. Скорость есть производная вектора (x,y) по времени:



Под максимальностью скорости подразумевается максимальность длины вектора скорости. Иными словами - надо найти максимум функции одной переменной v(t). Чтобы уменьшить выкладки, замечу, что экстремумы функций v и v^2 достигается в одних точках. Поэтому будем искать экстремум последней.




Тут, видимо, предлагается заметить, что и искать примерное значение. Так и сделаем:


Синус обращается в 0 в точках вида

и

где k - целое число.
В первых синус меняет знак с минуса на плюс, поэтому это минимумы v. Вторые, соответственно, максимумы.

Т.о.
давно
Мастер-Эксперт
17387
18346
23.03.2012, 10:52
общий
это ответ
Здравствуйте, lady.pch!

Чтобы получить "хорошее" решение задачи, положим, что 1,57 = [$960$]/2. Тогда движение точки задаётся уравнениями
x = sin 2t, (1)

y = 5 [$183$] cos 2t. (2)


Из выражений (1) и (2) получаем x2 + y2/25 = sin2 2t + cos2 2t = 1, т. е. уравнение траектории суть
x2 + y2/25 = 1. (3)


Уравнение (3) задаёт эллипс с малой полуосью, направленной вдоль оси абсцисс и равной a = 1, и большой полуосью, направленной вдоль оси ординат и равной b = 5. Центр эллипса совпадает с началом координат.

Найдём проекции скорости материальной точки на координатные оси:
vx = dx/dt = 2 [$183$] cos 2t, (4)

vy = dy/dt = -10 [$183$] sin 2t. (5)


Найдём скорость материальной точки, используя выражения (4) и (5):
v = [$8730$](vx2 + vy2) = [$8730$](4 [$183$] cos2 2t + 100 [$183$] sin2 2t) = 2[$8730$](cos2 2t + 25 [$183$] sin2 2t) = 2[$8730$](25 - 24 [$183$] cos2 2t). (6)


Выражение (6) отражает зависимость линейной скорости материальной точки от времени. Из этого выражения следует, что своего максимального значения vмакс скорость достигает при cos 2t = 0:
vмакс = 2 [$183$] [$8730$]25 = 10 (м/с).


С уважением.
Об авторе:
Facta loquuntur.
давно
Мастер-Эксперт
17387
18346
23.03.2012, 19:50
общий
23.03.2012, 20:36
Здравствуйте!

Извините, что беспокою Вас. Меня озадачила следующая фраза в Вашем ответе:
Цитата: 392175
Чтобы уменьшить выкладки, замечу, что экстремумы функций v и v^2 достигается в одних точках.


Давайте, что не повлияет на общность вывода, рассмотрим функцию

для которой


Находим производные функций (1) и (2):



Приравняв выражения (3) и (4) нулю, найдём точки экстремума функций (1) и (2) соответственно:








Исходя из выражения (5), точками экстремума являются, в частности, точки

а исходя из выражения (6), - точки


С уважением.
Об авторе:
Facta loquuntur.
давно
Профессор
399103
482
23.03.2012, 23:59
общий
24.03.2012, 00:06
Адресаты:
Добрый вечер!

Продифференцируем v^2:
.

Отсюда видно, что помимо экстремумов, отвечающих v'=0, могут добавиться экстремумы, отвечающие v=0 и только они. А т.к. функция v(длина вектора скорости) неотрицательна, то точки, в которых v=0, очевидно, минимумы. Так что
.
Можно было бы про это и написать, конечно, да. Хотя бы "легко видеть что..." :)

Ваша функция является знакопеременной, потому для неё вышесказанное и неверно.
давно
Мастер-Эксперт
17387
18346
24.03.2012, 00:16
общий

Честно говоря, я не понимаю, что Вы написали (слева - высказывание, что одно множество является подмножеством другого, а справа - третье множество). Важно только одно: справедливо Ваше высказывание, о котором я упомянул в своём предыдущем сообщении, или нет. Я теперь не модератор, поэтому мне в общем-то всё равно, что Вы пишете в своих ответах, но если я прав, то имейте, пожалуйста, это в виду...
Об авторе:
Facta loquuntur.
давно
Профессор
399103
482
24.03.2012, 00:23
общий
24.03.2012, 08:49
Адресаты:
Смотрите.


Потому экстремумы f - точки, где g'=0 (множество A) плюс точки, где g обращается в нуль(множество B). Если g неотрицательна, то её нули - её экстремумы(минимумы), т.е. . А потому экстремумы f совпадают с экстремумами g.

В рассматриваемой задаче , а .
Так что да, высказывание справедливо :)
давно
Профессор
399103
482
24.03.2012, 09:24
общий
24.03.2012, 09:26
Адресаты:
Вот, наверное, ещё более понятное объяснение. Если функция f монотонно возрастает, то экстремумы g и f(g) совпадают. Это видно как чисто геометрически: график деформируется так, что все экстремумы на местах, так и формально:
.

В задаче такой монотонной функцией был корень.
давно
Мастер-Эксперт
17387
18346
24.03.2012, 10:16
общий
24.03.2012, 10:16
Не стану спорить. В принципе, мне и так понятно.

Обратите внимание на то, что Вы вместо должны были написать . Кроме того, посмотрите, пожалуйста, моё решение в части нахождения максимальной скорости. Разве не должно получиться 10 м/с вместо 10,2 м/с?

Кстати, в условии задачи сказано
Цитата: lady.pch
Записать уравнение траектории

Об авторе:
Facta loquuntur.
давно
Профессор
399103
482
24.03.2012, 11:14
общий
24.03.2012, 11:14
Адресаты:
Цитата: Гордиенко Андрей Владимирович
Не стану спорить.

Да я не спора ради, а обсуждения для :)

Цитата: Гордиенко Андрей Владимирович
Обратите внимание на то, что Вы вместо ... должны были написать ...

А, ой, да.

Цитата: Гордиенко Андрей Владимирович
Разве не должно получиться 10 м/с вместо 10,2 м/с?

Должно, да. Я в выражении для (y^2)' при раскрытии синуса минус потерял, из-за чего минимумы с максимумами перепутались. Так что v_max = v(pi/4) = 10.

Ну а траектория ж дана, так что этот пункт условия тавтологичен.
давно
Мастер-Эксперт
17387
18346
24.03.2012, 11:28
общий

Может, обратитесь к модераторам, чтобы внесли исправления?
Об авторе:
Facta loquuntur.
давно
Профессор
399103
482
24.03.2012, 15:27
общий
Адресаты:
Да я думаю, мы итак достаточно написали, чтобы автору вопроса стало всё понятно.
давно
Мастер-Эксперт
17387
18346
24.03.2012, 16:28
общий
25.03.2012, 15:06
Дело в том, что помимо автора вопроса, поданные ответы доступны и тем, кто получает рассылки от портала. Они не увидят нашей переписки. Но неправильный ответ они увидят.
Об авторе:
Facta loquuntur.
давно
Профессор
399103
482
25.03.2012, 19:16
общий
25.03.2012, 19:16
В записи решения была допущена вычислительная ошибка. Прошу заменить конец решения на следующий текст.


Тут, видимо, предлагается заметить, что и искать примерное значение. Так и сделаем:


Синус обращается в 0 в точках вида

и

,
где k - целое число.
В первых синус меняет знак с минуса на плюс, поэтому это минимумы v. Вторые, соответственно, максимумы.

Т.о.
давно
Посетитель
7438
7205
25.03.2012, 20:52
общий
Заменил, проверьте, так ли...
Об авторе:
"Если вы заметили, что вы на стороне большинства, —
это верный признак того, что пора меняться." Марк Твен
давно
Профессор
399103
482
25.03.2012, 23:14
общий
Адресаты:
Всё так, спасибо.
Форма ответа