Bài tập số 6, trang 33 SGK Toán 11 Tập 2 (Cánh Diều), là bài toán ứng dụng thực tế của hàm số lũy thừa và lũy thừa với số mũ hữu tỉ để mô tả Định luật thứ ba của Kepler. Bài toán yêu cầu tính khoảng thời gian $P$ (chu kỳ quỹ đạo) mà Sao Hỏa cần để hoàn thành một vòng quay quanh Mặt Trời, dựa trên khoảng cách của nó đến Mặt Trời.
Định luật thứ ba của Kepler về quỹ đạo chuyển động cho biết cách ước tính khoảng thời gian P (tính theo năm Trái Đất) mà một hành tinh cần để hoàn thành một quỹ đạo quay quanh Mặt Trời. Khoảng thời gian đó được xác định bởi hàm số $P=d^{\frac{3}{2}}$ , trong đó d là khoảng cách từ hành tinh đó đến Mặt Trời tính theo đơn vị thiên văn AU (1 AU là khoảng cách từ Trái Đất đến Mặt Trời, tức là 1 AU khoảng 93 000 000 dặm) (Nguồn: R.I. Charles et al., Algebra 2, Pearson).
Hỏi Sao Hỏa quay quanh Mặt Trời thì mất bao nhiêu năm Trái Đất (làm tròn kết quả đến hàng phần trăm)? Biết khoảng cách từ Sao Hỏa đến Mặt Trời là 1,52 AU.
Công thức: Áp dụng trực tiếp Định luật Kepler: $P = d^{\frac{3}{2}}$.
Giá trị thay thế: $d = 1,52$ và $\frac{3}{2} = 1,5$.
Tính toán: Thực hiện phép tính lũy thừa $P = 1,52^{1,5}$ và làm tròn kết quả đến hàng phần trăm.
Sao Hỏa quay quanh Mặt Trời thì mất số năm Trái Đất là:
$P=d^{\frac{3}{2}}$ $=1,52^{\frac{3}{2}}\approx 1,87(AU)$
Trả lời: Sao Hỏa quay quanh Mặt Trời thì mất khoảng 1,87 năm Trái Đất.
Bài toán đã được giải quyết bằng cách áp dụng trực tiếp Định luật thứ ba của Kepler dưới dạng hàm số lũy thừa $P = d^{1,5}$. Với khoảng cách $d=1,52 \text{ AU}$ của Sao Hỏa, thời gian cần thiết để hoàn thành một chu kỳ quỹ đạo là $\mathbf{1,87 \text{ năm Trái Đất}}$.
• Xem thêm:
Bài 1 trang 33 Toán 11 tập 2 Cánh Diều: Tính:...
Bài 3 trang 33 Toán 11 tập 2 Cánh Diều: Rút gọn mỗi biểu thức sau:...
Bài 4 trang 33 Toán 11 tập 2 Cánh Diều: Viết các số sau theo thứ tự tăng dần:...
Bài 5 trang 33 Toán 11 tập 2 Cánh Diều: Không sử dụng máy tính cầm tay, hãy so sánh các số sau:...