Bài tập số 4, trang 42 SGK Toán 11 Tập 2 (Chân trời sáng tạo), là bài toán ứng dụng vật lí của đạo hàm. Vận tốc tức thời $v(t)$ của một chuyển động được xác định bởi phương trình quãng đường $s(t)$ chính là đạo hàm của hàm số quãng đường đó tại thời điểm $t$: $\mathbf{v(t) = s'(t)}$.
Một chuyển động thẳng xác định bởi phương trình s(t) = 4t3 + 6t + 2, trong đó tính bằng mét và t là thời gian tính bằng giây. Tính vận tốc tức thời của chuyển động tại t = 2.
Tính Đạo hàm $s'(t)$: Áp dụng công thức đạo hàm cho từng số hạng: $(t^n)' = nt^{n-1}$ và $(c)' = 0$.
Tính Vận tốc tức thời: Thay $t=2$ vào biểu thức $s'(t)$ để tìm $v(2)$.
Vận tốc tức thời của chuyển động tại t = 2 là:
$v(2)=s'(2)$ $=\lim_{t\rightarrow 2}\frac{s(t)-s(2)}{t-2}$
$=\lim_{t\rightarrow 2}\frac{(4t^3+6t+2)-(4.2^3+6.2+2)}{t-2}$
$=\lim_{t\rightarrow 2}\frac{4t^3+6t+2-46}{t-2}$ $=\lim_{t\rightarrow 2}\frac{4t^3+6t-44}{t-2}$
$=\lim_{t\rightarrow 2}2(2t^3+4t-11)$
$=2(2.2^2+4.2-11)=54$
Vậy vận tốc tức thời của chuyển động lúc t = 2 là v(2) = 54 m/s.
Vận tốc tức thời của chuyển động được tính bằng cách tìm đạo hàm bậc nhất của hàm số quãng đường $s(t)$, cho ra biểu thức vận tốc $v(t) = 12t^2 + 6$. Thay thời điểm $t = 2$ giây vào, ta tính được vận tốc tức thời của chuyển động là $\mathbf{54 \text{ m/s}}$. Điều này khẳng định mối liên hệ trực tiếp giữa đạo hàm và vận tốc tức thời trong các bài toán vật lí chuyển động.
• Xem thêm: