Задачи › Графические методы

Пропускная способность шоссе

  1. Пропускная способность шоссе

    ИОШ 2018/19, 11 кл.
    4/10

    При 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?

    Рисунок
    ▶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.

    Решение

    Число 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 \[N_{\max}=10\cdot66{,}7\cdot12{,}5\approx8337{,}5\ \text{машин}.\]

    Вся олимпиада на сайте

    Страница задачиОшибка в задаче?

Похожие задачи