Một đường dây điện được nối từ một nhà máy điện ở A đến một hòn đảo ở C khoảng cách ngắn nhất từ C đến B là 1 km . Khoảng cách từ B đến A là 4 . Mỗi km dây điện đặt dưới nước là mất 5000 USD , còn đặt dưới đất mất 3000 USD . Hỏi điểm S trên bờ cách A bao nhiêu để khi mắc dây điện từ A qua S rồi đến C là ít tốn kém nhất?
Suy nghĩ và trả lời câu hỏi trước khi xem đáp án
Lời giải:
Báo saiGọi x là khoảng cách từ A đến S \((0 \leq x \leq 4)\) ,
ta có \(B S=4-x, C S=\sqrt{(4-x)^{2}+1}=\sqrt{x^{2}-8 x+17}\) .
Chi phí cho đường dây diện là \(y=3000 x+5000 \sqrt{x^{2}-8 x+17}\) .
Muốn ít tốn kém chi phí nhất ta cần tìm x để \(y_{\min }\) .
Xét hàm số \(y=3000 x+5000 \sqrt{x^{2}-8 x+17} \text { với } x \in[0,4]\).
Ta có
\(y^{\prime}=3000+\frac{5000(2 x-8)}{2 \sqrt{x^{2}-8 x+17}}=\frac{1000\left(3 \sqrt{x^{2}-8 x+17}+5 x-20\right)}{\sqrt{x^{2}-8 x+17}}\)
\(y^{\prime}=0 \Leftrightarrow 3 \sqrt{x^{2}-8 x+17}=20-5 x\)
\(\Leftrightarrow\left\{\begin{array}{l} x \leq 4 \\ 9 x^{2}-72 x+153=400-200 x+25 x^{2} \end{array} \Leftrightarrow\left\{\begin{array}{l} x \leq 4 \\ 16 x^{2}-128 x+247=0 \end{array}\right.\right.\)
\(\Leftrightarrow\left\{\begin{array}{l} x \leq 4 \\ x=\frac{19}{4}(\text { loại }) \\ x=\frac{13}{4}(\text { nhận }) \end{array}\right.\)
Mà \(y(0)=5000 \sqrt{17}, y(4)=17000, y\left(\frac{13}{4}\right)=16000\)
Suy ra \(\min _{[0,4]} y=16000 \text { khi } x=\frac{13}{4} \mathrm{km}\)