Пропускная способность шоссе
4/10При исследовании автомобильных пробок инженерам-дорожникам приходится рассчитывать пропускные способности дорог, максимальное количество машин, которые могут проехать по тому или иному участку дороги, причём исходя из возможностей и предпочтений усреднённого водителя. Пусть по прямому участку шоссе движется поток машин. Их скорости одинаковы и не меняются с течением времени. Дан график зависимости скорости, с которой едут машины в потоке \(v\) (в километрах в час), от числа машин \(n\), приходящихся на 100 м дороги. Какое максимальное количество машин может проехать за 1 час около некоторой отметки на дороге?

▶Показать разборСкрыть разбор
Ответ\(N_{\max}\approx8{,}3\cdot10^3\) машин (точнее, \(8337{,}5\)); достигается при \(n_0=12{,}5\) машин на 100 м и \(v(n_0)\approx66{,}7\) км/ч.
РешениеЧисло машин, проезжающих точку за время \(\Delta t\), равно числу машин, находящихся на расстоянии не больше \(v\Delta t\) от неё: \(N=10\,v\,n\,\Delta t\) (здесь \(n\) — на 100 м, \(v\) — в км/ч, \(\Delta t\) — в часах). Нужно максимизировать \(v(n)\,n\). Производная равна нулю при \(v'(n)=-\dfrac{v(n)}{n}\), то есть когда угол наклона касательной к графику \(v(n)\) равен углу наклона прямой из начала координат в эту точку. Это выполняется, когда треугольник \(OAB\) равнобедренный, и \(n_0\) делит отрезок \(OB\) пополам, то есть \(n_0=12{,}5\). По графику \(v(n_0)=66{,}7\) км/ч, и за 1 ч \[N_{\max}=10\cdot66{,}7\cdot12{,}5\approx8337{,}5\ \text{машин}.\]
Похожие задачи
- Кубик, шарик и гири МОШ 2013/14, 7-11 кл.
- Кубик, два шарика и гири МОШ 2013/14, 7-11 кл.
- С Новым годом, или шарик и кубик Максвелл 2015/16, 8 кл.
- Лист в каналах СПбГУ 2022/23, 8 кл.
- Масса яблок Санкт-Петербургская 2018/19, 8 кл.
- С Новым годом, или шарик и кубик (экспериментальный тур) Максвелл 2015/16, 7 кл.