فعالیت الف محاسبه مسافت توقف خودرو حسابان یازدهم
فرض کنید خودرویی با سرعت ثابت در بزرگراهی در حال حرکت است. اگر خودرو با سرعت $x$ کیلومتر بر ساعت حرکت کند، مسافتی که در «زمان عکسالعمل» طی میکند، از تابع $f(x) = \frac{۷}{۱۰}x$ به دست میآید که در آن مقدار تابع بر حسب متر است. همچنین مسافتی که خودرو پس از فشار دادن پدال ترمز تا توقف کامل طی میکند از تابع $g(x) = \frac{۱}{۱۰۰}x^۲$ به دست میآید که در آن مقدار تابع بر حسب متر است و $x$ سرعت خودرو بر حسب کیلومتر بر ساعت است.
الف) اگر خودرویی با سرعت ۱۰۰ کیلومتر بر ساعت حرکت کند، پس از دیدن مانع، تا توقف کامل چه مسافتی طی میشود؟
پاسخ تشریحی و گام به گام فعالیت الف صفحه ۶۳ حسابان یازدهم
سلام! این فعالیت یک مدلسازی عالی از پدیده **مسافت توقف خودرو** است که از دو بخش مجزا تشکیل شده است: مسافت عکسالعمل و مسافت ترمز. مسافت کل توقف، مجموع این دو مسافت است. 🚗
### مفاهیم کلیدی
* **مسافت عکسالعمل ($f(x)$)**: مسافتی که خودرو در زمان بین دیدن مانع تا آغاز ترمزگیری طی میکند.
$$f(x) = \frac{۷}{۱۰}x \quad (\text{بر حسب متر})$$
* **مسافت ترمز ($g(x)$)**: مسافتی که خودرو پس از فشار دادن ترمز تا توقف کامل طی میکند.
$$g(x) = \frac{۱}{۱۰۰}x^۲ \quad (\text{بر حسب متر})$$
* **سرعت خودرو**: $\mathbf{x = ۱۰۰}$ کیلومتر بر ساعت.
### گام اول: محاسبه مسافت عکسالعمل ($f(۱۰۰)$)
$$f(۱۰۰) = \frac{۷}{۱۰}(۱۰۰) = ۷ \times ۱۰ = ۷۰ \quad \text{متر}$$
### گام دوم: محاسبه مسافت ترمز ($g(۱۰۰)$)
$$g(۱۰۰) = \frac{۱}{۱۰۰}(۱۰۰)^۲ = \frac{۱}{۱۰۰}(۱۰۰۰۰) = \mathbf{۱۰۰} \quad \text{متر}$$
### گام سوم: محاسبه مسافت کل توقف ($h(۱۰۰)$)
مسافت کل توقف ($h(x)$) مجموع مسافت عکسالعمل و مسافت ترمز است:
$$h(۱۰۰) = f(۱۰۰) + g(۱۰۰)$$
$$h(۱۰۰) = ۷۰ + ۱۰۰ = \mathbf{۱۷۰} \quad \text{متر}$$
**نتیجه**: اگر خودرو با سرعت ۱۰۰ کیلومتر بر ساعت حرکت کند، پس از دیدن مانع، تا توقف کامل **۱۷۰ متر** مسافت طی میکند.
فعالیت ب نوشتن ضابطه تابع مسافت توقف حسابان یازدهم
ب) اگر سرعت خودرو $x$ کیلومتر بر ساعت باشد، تابعی بنویسید که مسافت طی شده توسط خودرو پس از رؤیت مانع توسط راننده و ترمز کردن را نمایش دهد. این تابع را با $h(x)$ نمایش دهید.
پاسخ تشریحی و گام به گام فعالیت ب صفحه ۶۳ حسابان یازدهم
همانطور که در قسمت قبل اشاره شد، **مسافت کل توقف ($h(x)$)**، مجموع مسافت عکسالعمل ($f(x)$) و مسافت ترمز ($g(x)$) است.
* **مسافت عکسالعمل**: $f(x) = \frac{۷}{۱۰}x$
* **مسافت ترمز**: $g(x) = \frac{۱}{۱۰۰}x^۲$
**ضابطه تابع $h(x)$**:
$$h(x) = f(x) + g(x)$$
$$\mathbf{h(x) = \frac{۷}{۱۰}x + \frac{۱}{۱۰۰}x^۲}$$
**نکته**: این تابع یک **تابع درجه دوم** (سهمی) است که حداقل مقادیر آن (مسافتهای توقف) را برای سرعتهای مختلف ($x$) نشان میدهد.
فعالیت پ محاسبه سرعت اولیه خودرو حسابان یازدهم
پ) اگر این خودرو پس از پیمودن ۶۰ متر متوقف شود، با چه سرعتی در حال حرکت بوده است؟
پاسخ تشریحی و گام به گام فعالیت پ صفحه ۶۳ حسابان یازدهم
در این قسمت، **مسافت کل توقف ($h(x)$)** داده شده است ($۶۰$ متر)، و ما باید **سرعت اولیه ($x$)** را پیدا کنیم.
### گام اول: تشکیل معادله
از ضابطه تابع مسافت توقف که در قسمت (ب) به دست آوردیم، استفاده میکنیم و $h(x)$ را برابر ۶۰ قرار میدهیم:
$$\mathbf{h(x) = ۶۰}$$
$$\frac{۱}{۱۰۰}x^۲ + \frac{۷}{۱۰}x = ۶۰$$
### گام دوم: حل معادله درجه دوم
برای سادگی، دو طرف معادله را در **۱۰۰** ضرب میکنیم:
$$۱۰۰ \left(\frac{۱}{۱۰۰}x^۲ + \frac{۷}{۱۰}x\right) = ۱۰۰(۶۰)$$
$$x^۲ + ۷۰x = ۶۰۰۰$$
$$x^۲ + ۷۰x - ۶۰۰۰ = ۰$$
از **فرمول دلتا** برای حل معادله استفاده میکنیم ($a=۱, b=۷۰, c=-۶۰۰۰$):
$$\Delta = b^۲ - ۴ac = (۷۰)^۲ - ۴(۱)(-۶۰۰۰)$$
$$\Delta = ۴۹۰۰ + ۲۴۰۰۰ = ۲۸۹۰۰$$
$$\sqrt{\Delta} = \sqrt{۲۸۹۰۰} = \mathbf{۱۷۰}$$
ریشهها:
$$x = \frac{-b \pm \sqrt{\Delta}}{۲a} = \frac{-۷۰ \pm ۱۷۰}{۲(۱)}$$
* **ریشه اول ($x_۱$):** $x_۱ = \frac{-۷۰ + ۱۷۰}{۲} = \frac{۱۰۰}{۲} = \mathbf{۵۰}$ کیلومتر بر ساعت
* **ریشه دوم ($x_۲$):** $x_۲ = \frac{-۷۰ - ۱۷۰}{۲} = \frac{-۲۴۰}{۲} = -۱۲۰$ کیلومتر بر ساعت
### گام سوم: بررسی اعتبار جواب
چون $x$ بیانگر **سرعت** خودرو است، باید یک مقدار **مثبت** باشد. بنابراین، ریشه $x = -۱۲۰$ قابل قبول نیست.
**نتیجه**: سرعت خودرو در حال حرکت $\mathbf{۵۰}$ کیلومتر بر ساعت بوده است.