Ποια είναι τα παραδείγματα χρήσης γραφημάτων για την επίλυση προβλημάτων λέξεων;

Ποια είναι τα παραδείγματα χρήσης γραφημάτων για την επίλυση προβλημάτων λέξεων;
Anonim

Εδώ είναι ένα απλό παράδειγμα ενός προβλήματος λέξης όπου το γράφημα βοηθά.

Από ένα σημείο #ΕΝΑ# σε έναν δρόμο την ώρα # t = 0 # ένα αυτοκίνητο ξεκίνησε μια κίνηση με ταχύτητα # s = U # μετρούμενη σε μερικές μονάδες μήκους ανά μονάδα χρόνου (για παράδειγμα, μέτρα ανά δευτερόλεπτο).

Αργότερα, την ώρα # t = T # (χρησιμοποιώντας τις ίδιες μονάδες χρόνου όπως και πριν, όπως τα δευτερόλεπτα) ένα άλλο αυτοκίνητο άρχισε να κινείται στην ίδια κατεύθυνση κατά μήκος του ίδιου δρόμου με ταχύτητα # s = V # (που μετράται στις ίδιες μονάδες, ας πούμε, μετρητές ανά δευτερόλεπτο).

Σε ποια ώρα το δεύτερο αυτοκίνητο παγιδεύει με το πρώτο, αυτό είναι και τα δύο θα είναι στην ίδια απόσταση από το σημείο #ΕΝΑ#?

Λύση

Είναι λογικό να ορίσουμε μια συνάρτηση που αντιπροσωπεύει μια εξάρτηση της απόστασης # y # καλύπτονται από κάθε αυτοκίνητο από καιρό # t #.

Το πρώτο αυτοκίνητο ξεκίνησε στο # t = 0 # και κινήθηκε με σταθερή ταχύτητα # s = U #. Επομένως, για αυτό το αυτοκίνητο η γραμμική εξίσωση που εκφράζει αυτή την εξάρτηση μοιάζει # y (t) = U * t #.

Το δεύτερο αυτοκίνητο ξεκίνησε αργότερα # T # μονάδες χρόνου. Έτσι, για την πρώτη # T # μονάδες δεν καλύπτει καμία απόσταση, έτσι # y (t) = 0 # Για # t <= T #. Κατόπιν αρχίζει να κινείται με ταχύτητα # V #, έτσι είναι η εξίσωση της κίνησης # y (t) = V * (t-T) # Για # t> T #. Σε αυτή την περίπτωση μια συνάρτηση ορίζεται από δύο διαφορετικούς τύπους σε δύο διαφορετικά τμήματα του επιχειρήματος # t # (χρόνος).

Αλγεβρικά, η λύση στο πρόβλημα αυτό μπορεί να βρεθεί με την επίλυση μιας εξίσωσης

# U * t = V * (t-Τ) #

που έχει ως αποτέλεσμα

# t = (V * T) / (ν-υ) #

Προφανώς, # V # θα πρέπει να είναι μεγαλύτερη από # U # (διαφορετικά, το δεύτερο αυτοκίνητο ποτέ δεν θα προλάβει την πρώτη).

Ας χρησιμοποιήσουμε συγκεκριμένους αριθμούς:

# U = 1 #

# V = 3 #

# T = 2 #

Στη συνέχεια η λύση είναι:

# t = (3 * 2) / (3-1) = 3 #

Εάν δεν είμαστε τόσο πολύ έμπειροι στην Άλγεβρα και τις εξισώσεις για να κατασκευάσουμε την παραπάνω εξίσωση, μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε γραφήματα αυτών των δύο λειτουργιών για να απεικονίσουμε το πρόβλημα.

Το γράφημα μιας συνάρτησης # y (t) = 1 * t # μοιάζει με αυτό:

διάγραμμα {x -1, 10, -1, 10}

Το γράφημα μιας συνάρτησης # y (t) = 0 # αν # t <= 2 # και # y (t) = 3 * (t-2) # αν # t> 2 # μοιάζει με αυτό:

graph1.5x +

Εάν σχεδιάσουμε και τα δύο γραφήματα στο ίδιο επίπεδο συντεταγμένων, το σημείο που τέμνουν (μοιάζει # t = 3 # όταν και οι δύο λειτουργίες ισούνται με #3#) θα ήταν η στιγμή και τα δύο αυτοκίνητα να βρίσκονται στην ίδια θέση. Αυτό αντιστοιχεί στην αλγεβρική μας λύση # t = 3 #.

Σε αυτή και σε πολλές άλλες περιπτώσεις το γράφημα μπορεί να μην παρέχει μια ακριβή λύση, αλλά βοηθά πολύ να καταλάβει την πραγματικότητα πίσω από ένα πρόβλημα.

Επιπλέον, η γραφική παράσταση ενός προβλήματος θα βοηθούσε στην εξεύρεση μιας ακριβούς αναλυτικής προσέγγισης στην ακριβή λύση. Στο παραπάνω παράδειγμα, αυτή η διαδικασία διασταύρωσης δύο γραφημάτων δίνει μια ισχυρή υπόδειξη σε μια εξίσωση που χρησιμοποιείται για την αλγεβρική επίλυση του προβλήματος.