Bài tập 6.25, trang 24 SGK Toán 11 Tập 2 (Kết nối tri thức), là bài toán ứng dụng thực tế của hàm số mũ để mô tả sự giảm dần của nhiệt độ theo thời gian (mô hình nguội lạnh). Công thức cho trước là: $\mathbf{T = 25 + 70e^{-0,5t}}$
Trong đó: $T$ là nhiệt độ ($\mathbf{^\circ C}$), và $t$ là thời gian ($\mathbf{\text{phút}}$).
Giả sử nhiệt độ T (℃)của một vật giảm dần theo thời gian cho bởi công thức: T = 25 + 70e– 0,5t, trong đó thời gian t được tính bằng phút.
a) Tìm nhiệt độ ban đầu của vật.
b) Sau bao lâu nhiệt độ của vật còn lại 30℃.
Phần a (Nhiệt độ ban đầu): Nhiệt độ ban đầu ứng với thời điểm $\mathbf{t = 0}$.
Phần b (Thời gian): Thay $\mathbf{T = 30}$ vào công thức và giải phương trình mũ ẩn $t$ bằng cách sử dụng logarit tự nhiên ($\ln$).
a) Tìm nhiệt độ ban đầu của vật.
Nhiệt độ ban đầu T0 của vật ứng với nhiệt độ tại thời điểm t = 0, từ đó ta được
T0 = 25 + 70e– 0,5 ∙ 0 = 95 (℃).
Vậy nhiệt độ ban đầu của vật là 95℃.
b) Sau bao lâu nhiệt độ của vật còn lại 30℃
Nhiệt độ của vật còn lại 30 ℃, tức T = 30, khi đó t thỏa mãn phương trình
25 + 70e–0,5t = 30
$\Leftrightarrow e^{-0,5t}=\frac{1}{14}$
$\Leftrightarrow -0,5t=ln\frac{1}{14}$
$\Leftrightarrow t=-2ln\frac{1}{14}\approx 5,28$
Vậy sau khoảng 5,28 phút nhiệt độ của vật còn lại 30℃.
Tóm lại, bài toán đã sử dụng mô hình nguội lạnh để xác định:
Nhiệt độ ban đầu: Thay $t=0$, ta có $T_0 = 25 + 70 = \mathbf{95^\circ C}$.
Thời gian cần thiết: Giải phương trình $\mathbf{e^{-0,5t} = 1/14}$ bằng cách logarit hóa. Thời gian tối thiểu là $\mathbf{t = 2 \ln 14 \approx 5,28 \text{ phút}}$.
• Xem thêm:
Bài 6.20 trang 24 Toán 11 tập 2 Kết nối tri thức: Giải các phương trình sau: a) 3x – 1 = 27...
Bài 6.21 trang 24 Toán 11 tập 2 Kết nối tri thức: Giải các phương trình sau: a) log(x + 1) = 2...