Giải bài tập 4.8 trang 10 SGK Toán 12 tập 2 - Cùng khám phá
Cường độ dòng điện (đơn vị: A) trong một dây dẫn tại thời điểm t giây là: \(I(t) = Q'(t) = 3{t^2} - 6t + 5\), Với \(Q(t)\) là điện lượng (đơn vị: C) truyền trong dây dẫn tại thời điểm t. Biết khi \(t = 1\) giây, điện lượng truyền trong dây dẫn là \(Q(1) = 4\). Tính điện lượng truyền trong dây dẫn khi \(t = 3\).
Đề bài
Cường độ dòng điện (đơn vị: A) trong một dây dẫn tại thời điểm t giây là:
\(I(t) = Q'(t) = 3{t^2} - 6t + 5\),
với \(Q(t)\) là điện lượng (đơn vị: C) truyền trong dây dẫn tại thời điểm t. Biết khi \(t = 1\) giây, điện lượng truyền trong dây dẫn là \(Q(1) = 4\). Tính điện lượng truyền trong dây dẫn khi \(t = 3\).
Phương pháp giải - Xem chi tiết
Để tính điện lượng truyền trong dây dẫn khi \(t = 3\) giây, ta thực hiện các bước sau:
- Xác định hàm lượng điện \(Q(t)\) bằng cách tìm nguyên hàm của \(I(t)\).
- Dựa trên dữ liệu tại \(t = 1\) để tìm hằng số C.
- Thay \(t = 3\) để tính điện lượng.
Lời giải chi tiết
Ta biết rằng cường độ dòng điện \(I(t)\) là đạo hàm của hàm điện lượng \(Q(t)\):
\(I(t) = Q'(t)\)
Để tìm hàm \(Q(t)\), ta tích phân hàm \(Q'(t)\):
\(Q(t) = \int {(3{t^2} - 6t + 5)} {\mkern 1mu} dt = {t^3} - 3{t^2} + 5t + C\)
Theo đề bài ta có \(t = 1\) giây, \(Q(1) = 4\). Sử dụng điều kiện này để tìm \(C\):
\(Q(1) = {1^3} - 3 \cdot {1^2} + 5 \cdot 1 + C\)
\(4 = 1 - 3 + 5 + C\)
\(4 = 3 + C\)
\(C = 1\)
Vậy hàm \(Q(t)\) là:
\(Q(t) = {t^3} - 3{t^2} + 5t + 1\)
Thay \(t = 3\) vào hàm \(Q(t)\):
\(Q(3) = {3^3} - 3 \cdot {3^2} + 5 \cdot 3 + 1\)
\(Q(3) = 27 - 27 + 15 + 1\)
\(Q(3) = 16\)
Điện lượng truyền trong dây dẫn khi \(t = 3\) giây là \(Q(3) = 16\).