Компетентнісні задачі на знаходження похідної
Бібліотека вебквестів
10
191
0
6
Компетентнісні задачі на знаходження похідної
Час за який потрібно виконати всі завдання: 30 хвилин
Доступна загальна кількість невдалих спроб введення ключа: 3 рази
Реакція об'єктів при наведенні: Всі об'єкти активні, похитуються при наведенні, а курсор змінюється на вказівний палець
Привіт всім дослідникам похідної!
Сьогодні маєте пройти квест "Похідна в дії: від задач до рішень". Він складається з чотирьох рівнів, на кожному з яких вас зустріне задача, для вирішення якої необхідно пригатати все, що ви знаєте про похідну.
Кожен рівень складається з певної кількості кроків, тож просувайтесь поступово, адже відповідь попереднього кроку стає ключем для відкриття наступного.
У різних місцях ховаються підказки - знайди їх.
Не гайте часу, адже на все у вас 30 хвилин!
Не витрачайте спроби на введення ключа даремно, адже їх всього лише 3!
Удачі всім!
Юлія Клименко
Цей рівень містить 13 інтерактивних об'єктів:
1 вихід.
7 сповіщень.
5 сповіщень з введенням відповіді.
Інтерактивні об’єкти на цьому рівні:
Вихід
Маєш ввести ключ, що є відповіддю Кроку 6.
Рівень Швидкість успішно пройдено!
Задача на прискорення. Ваша сім’я збирається відвідати Кар'єр Високий камінь Житомирської області. Батьки планують виїхати о 12:00. Рухаючись по місту із максимально допустимою швидкістю (згідно ПДР України 2024), через півгодини вони виїхали за місто. Після виїзду за місто тато починає постійно прискорюватись, щоб прибути на місце о 13:15 та встигнути до початку екскурсії. Чи не буде при цьому відбуватись порушення правил ПДР України 2024 щодо максимально допустимої швидкості за містом? Якщо порушення має місце, то о котрій ви маєте виїхати, щоб прибути до Кар’єру вчасно? Для вирішення задачі тобі знадобляться правила дорожнього руху України, вони знаходяться у підказці - відшукай її. Щоб розв'язати задачу, дій послідовно. Знайди крок 1. |
Ця інформація знадобиться для розв'язання задачі про швидкість.
Обмеження швидкості в Україні у 2024 році
У пішохідній (житловій) зоні — 20 км/год.
У населених пунктах (містах) дозволено максимальну швидкість руху 50 км/год.
На автошляхах за межами населених пунктів дозволено їхати зі швидкістю 90 км/год.
Якщо дорогу за містом обладнано розділовою смугою — 110 км/год.
На автомагістралях допускається швидкість 130 км/год.
Порушником швидкісного режиму вважається той водій, який перевищив дозволену швидкість. Допустима норма перевищення швидкості — 23 км/год. Для прикладу: у містах це буде 73 км/год (50 дозволена + 20 — допустиме перевищення + 3 — закладена похибка приладу).
Крок 1. Визнач відстань по місту
Батьки рухаються по місту із максимально допустимою швидкістю (Vo) ??? протягом 30 хвилин. Отже, відстань, яку вони проїхали по місту, становить: ??? км.
Знайди Крок 2 та введи правильну відповідь (виділену жовтим маркером) для того, щоб продовжити.
Тут знаходиться Крок 2. Щоб перейти до нього, введи правильну відповідь з Кроку 1.
Крок 2. Визнач залишкову відстань за містом
Для цього маєш знайти різницю між загальною відстанню та відстанню, яку батьки вже проїхали містом. Отже, залишкова відстань дорівнює ??? км.
Знайди Крок 3 та введи правильну відповідь (виділену жовтим маркером) для того, щоб продовжити.
Тут знаходиться Крок 3. Щоб перейти до нього, введи правильну відповідь з Кроку 2.
Крок 3. Розрахунок постійного прискорення за містом
Батькам залишилось проїхати 75 км (Sзал.) за ??? хвилин (tзал.) (або 0.??? години), щоб встигнути до початку екскурсії.
Оскільки тато прискорюється з постійним прискоренням a, починаючи з початкової швидкості V0 = 50 км/год (максимальна швидкість у місті), то його шлях можна описати рівнянням руху з прискоренням, з якого можна обчислити прискорення, округливши результат до одиниць: а = ??? км/год.
Якщо не знаєш, яким має бути рівняння, пошукай його у підказках.
Знайди Крок 4 та введи правильну відповідь (виділену жовтим маркером) для того, щоб продовжити.
S зал. = V0 . tзал. + 1/2a . t2зал.
Час необхідно використовувати в годинах.
S = V . t
Час необхідно використовувати в годинах.
tзал. = tзагальне - tпо місту
Для подальших розрахунків необхідно перевести хвилини в години.
Тут знаходиться Крок 4. Щоб перейти до нього, введи правильну відповідь з Кроку 3.
Крок 4. Перевірка максимальної швидкості
Визнач формулу, за якою розраховується максимальна швидкість, яку батько досягне в кінці прискореного руху та обчисли швидкість: V = ??? км/год.
Якщо не знаєш, яким має бути рівняння, пошукай його у підказках.
Знайди Крок 5 та введи правильну відповідь (виділену жовтим маркером) для того, щоб продовжити.
V = v0 + a . tзал.
Час необхідно використовувати в годинах.
Тут знаходиться Крок 5. Щоб перейти до нього, введи правильну відповідь з Кроку 4.
Крок 5. Висновок про порушення/не порушення ПДР України 2024
Оскільки максимальна швидкість 150 км/год перевищує/не перевищує дозволену за містом швидкість у ??? км/год, тато порушить/не порушить ПДР України 2024 року.
Для визначення порушення тобі знову знадобляться правила дорожнього руху України, вони знаходяться у підказці, яку ти вже знаходив.
Знайди Крок 6 та введи правильну відповідь (виділену жовтим маркером) для того, щоб продовжити.
Тут знаходиться Крок 6. Щоб перейти до нього, введи правильну відповідь з Кроку 5.
Крок 6. Альтернативний варіант виїзду
Щоб уникнути порушення, батьки мають виїхати раніше. Якщо знизити прискорення неможливо, для дотримання обмеження швидкості (максимум 90 км/год) потрібно виїхати не о 12:00, а на ??? хвилин раніше, тобто об ?? : ?? .
Знайди Вихід та введи правильну відповідь (виділену жовтим маркером) для того, щоб завершити рівень.
Цей рівень містить 20 інтерактивних об'єктів:
1 вихід.
14 сповіщень.
5 сповіщень з введенням відповіді.
Інтерактивні об’єкти на цьому рівні:
Вихід.
Маєш ввести ключ, що є відповіддю Кроку 6.
Рівень Моделювання успішно пройдено!
Тут знаходиться Крок 5. Щоб перейти до нього, введи правильну відповідь з Кроку 4.
Крок 5. Похідна функції V(t)
Похідна V′(t) покаже швидкість зростання кількості відвідувачів, тобто як швидко збільшується кількість відвідувачів щороку:
V′(t) = ???
Зважай, що швидкість зростання кількості відвідувачів є сталою.
Відшукай у підказках потрібну похідну, скопіюй її. Знайди Крок 6 та встав правильну відповідь для того, щоб завершити рівень.
Тут знаходиться Крок 2. Щоб перейти до нього, введи правильну відповідь з Кроку 1.
Крок 2. Вигляд моделі
Оскільки кількість відвідувачів стабільно зростає, можемо припустити, що зростання є лінійним. Тоді модель V(t) може бути записана у вигляді:
V(t) = ???, де:
V0 — початкова кількість відвідувачів,
k — константа, що описує швидкість зростання кількості відвідувачів (осіб на рік),
t — час в роках.
Відшукай у підказках потрібну модель, скопіюй її. Знайди Крок 3 та встав правильну відповідь для того, щоб продовжити.
V′(t) = d / dt (100 + 400 / tp ⋅ t ) = 100 + 400 / tp
tp - час, за який очікується досягнення 500 відвідувачів
Тут знаходиться Крок 3. Щоб перейти до нього, введи правильну відповідь з Кроку 2.
Крок 3. Визначення константи k
Відомо, що кав'ярня стане прибутковою, коли кількість відвідувачів сягне 500 осіб. Тобто при V(t) = 500, підставивши дані в нашу лінійну модель, знайдемо k, припустивши, що прибутковості досягнемо через tp .
k = ???
Відшукай у підказках потрібну рівність та скопіюй її. Знайди Крок 4 та встав правильну відповідь для того, щоб продовжити.
Задача на створення моделі. На момент відкриття нової кав'ярні було зафіксовано 100 відвідувачів. Кількість відвідувачів завдяки рекламі стабільно зростає щороку. Аналітики порахували, що кав'ярня починає приносити прибуток, коли кількість відвідувачів сягає 500 осіб. Кількість відвідувачів зростає за лінійним законом. Визначте функцію V (t), що є моделлю залежності кількісті відвідувачів через t років після відкриття кав'ярні. Знайдіть похідну цієї функції, щоб розрахувати швидкість зростання кількості відвідувачів.
Щоб розв'язати задачу, дій послідовно. Знайди Крок 1.
V(t) = V0 ⋅ ek ⋅ t
k = (500 − 100) / tp = 400 / tp
tp - час, за який очікується досягнення 500 відвідувачів
V(t) = V0 + a ⋅ t2
Тут знаходиться Крок 4. Щоб перейти до нього, введи правильну відповідь з Кроку 3.
Крок 4. Функція V(t)
Таким чином, загальна модель кількості відвідувачів виглядає так
V(t) = ??? .
Відшукай у підказках потрібну функцію та скопіюй її. Знайди Крок 5 та встав правильну відповідь для того, щоб продовжити.
V(t) = 100 + 400 / tp ⋅ t
tp - час, за який очікується досягнення 500 відвідувачів
V(t) = V0 + k ⋅ t
Крок 1. Вибір моделі
Оскільки кількість відвідувачів стабільно зростає, можемо припустити, що зростання є лінійним/експоненціальним/квадратичним .
Знайди Крок 2 та введи правильну відповідь (виділену жовтим маркером) для того, щоб продовжити.
Тут знаходиться Крок 6. Щоб перейти до нього, введи правильну відповідь з Кроку 5.
Крок 6. Для того, щоб визначити, якою має бути швидкість зростання кількості відвідувачів, якщо ми хочемо досягнути кількості відвідувачів 500 через 2 роки tp = 2, підставляємо значення у похідну:
V′(t) = d / dt (100 + 400 / tp ⋅ t) = 400 / tp
V′(t) = ???
Знайди Вихід та встав правильну відповідь для того, щоб завершити рівень.
V(t) = 100 + (tp / 400)t
tp - час, за який очікується досягнення 500 відвідувачів
V(t) = 100 + 400 + tp ⋅ t
tp - час, за який очікується досягнення 500 відвідувачів
k = tp / (500−100)
tp - час, за який очікується досягнення 500 відвідувачів
V′(t) = d / dt (100 + 400 / tp ⋅ t) = 400 / tp
tp - час, за який очікується досягнення 500 відвідувачів
V′(t) = d / dt (100 + 400 / tp ⋅ t) = tp ⋅ 400
tp - час, за який очікується досягнення 500 відвідувачів
k = (500 − 100 + tp) / 400
tp - час, за який очікується досягнення 500 відвідувачів
Цей рівень містить 17 інтерактивних об'єктів:
1 вихід.
11 сповіщень.
5 сповіщень з введенням відповіді.
Інтерактивні об’єкти на цьому рівні:
Вихід.
Маєш ввести ключ, що є відповіддю Кроку 6.
Рівень Аналізу успішно пройдено!
Задача на аналіз функції. Ви працюєте інженером в компанії, яка займається проєктуванням сонячних панелей для великих сонячних ферм. Ваша мета – аналізувати зміни енергетичних втрат під час передачі електроенергії від панелей до центральної станції. Залежність енергетичних E(t) від часу t (в годинах) описується рівнянням: E (𝑡) = 4t3 – 6t2 + 10. Обчисліть похідну функції E ′ (t). Знайдіть точки, в яких похідна дорівнює нулю. Що це означає для процесу передачі електроенергії?
Щоб розв'язати задачу, дій послідовно. Знайди Крок 1.
E′(t) = 12t2 − 6t
E′(t) = 12t2 − 12t
E′(t) = 12t − 12t2
Крок 1. Знаходження похідної E′(t)
Відшукай у підказках потрібну похідну, скопіюй її. Знайди Крок 2 та встав правильну відповіть для того, щоб продовжити.
Тут знаходиться Крок 2. Щоб перейти до нього, введи правильну відповідь з Кроку 1.
Крок 2. Знаходження точок, де E′(t) = 0
Щоб знайти точки, де швидкість зміни енергетичних втрат дорівнює нулю, розв'яжемо рівняння:
???
Відшукай у підказках потрібне рівняння, скопіюй її. Знайди Крок 3 та встав правильну відповідь для того, щоб продовжити.
Тут знаходиться Крок 3. Щоб перейти до нього, введи правильну відповідь з Кроку 2.
Крок 3. Розв'язування рівняння
Розв'яжи рівняння 12t2 − 12t = 0, знайди Крок 4 та встав правильну відповідь (якщо існує кілька коренів рівняння, то запиши їх через кому, наприклад 2, 3) для того, щоб продовжити.
12t2 − 12t = 0
12t2 + 12t = 0
12t2 − 6t = 0
Тут знаходиться Крок 4. Щоб перейти до нього, введи правильну відповідь з Кроку 3.
Крок 4. Інтерпретація результатів
Значення t = 0 і t = 1 вказують на момент часу, коли швидкість змін енергетичних втрат дорівнює нулю. Це означає, що в ці моменти енергетичні втрати залишаються постійними (максимум чи мінімум витрат). Для подальшого аналізу варто визначити, чи є це точки максимальних чи мінімальних витрат, обчисливши другу похідну:
E′'(t) = ???
Відшукай у підказках потрібну другу похідну, скопіюй її. Знайди Крок 5 та встав правильну відповідь для того, щоб продовжити.
E"(t) = 24t − 12
Тут знаходиться Крок 5. Щоб перейти до нього, введи правильну відповідь з Кроку 4.
Крок 5. Підстановка
Для t = 0 виконай підстановки та зроби висновок: точка t = 0 є точкою локального максимуму/мінімуму.
Знайди Крок 6 та введи правильну відповідь (виділену жовтим маркером) для того, щоб продовжити.
E"(t) = 24t + 12
E"(t) = 12t − 12
Тут знаходиться Крок 6. Щоб перейти до нього, введи правильну відповідь з Кроку 5.
Крок 6. Підстановка
Для t = 1 виконай підстановки та зроби висновок: точка t = 1 є точкою локального максимуму/мінімуму.
Знайди Вихід та введи правильну відповідь (виділену жовтим маркером) для того, щоб продовжити.
Цей рівень містить 14 інтерактивних об'єктів:
1 вихід.
8 сповіщень.
5 сповіщень з введенням відповіді.
Інтерактивні об’єкти на цьому рівні:
Вихід.
Маєш ввести ключ, що є відповіддю Кроку 6.
Вітаю!
Квест успішно пройдено!
Задача на максимізацію прибутку. Ви керуєте кав'ярнею. Прибуток від продажу кави залежить від ціни чашки кави 𝑥 і описується функцією P(𝑥) = − 2𝑥2 + 92𝑥 − 1600, де P(𝑥) − прибуток у гривнях за день, а 𝑥 − ціна чашки кави в гривнях. Знайдіть похідну функцію прибутку P ′ (𝑥). Визначте, при якій ціні 𝑥 прибуток буде максимальним. Який максимальний прибуток можна отримати кав'ярня, якщо ціна чашки кави 40 грн?
Щоб розв'язати задачу, дій послідовно. Знайди Крок 1.
Крок 1. Знаходження похідної P′(x)
Відшукай у підказках потрібну похідну, скопіюй її. Знайди Крок 2 та встав правильну відповідь для того, щоб продовжити.
P′( x ) = − 4х + 92
P′( x ) = 4х + 92
P′( x ) = − 2х + 92
Тут знаходиться Крок 2. Щоб перейти до нього, введи правильну відповідь з Кроку 1.
Крок 2. Знаходження значення x, при якому похідна P' (x) = 0
Для максимізації або мінімізації прибутку маєш знайти точки, де похідна дорівнює нулю. Щоб їх знайти, розв'яжемо рівняння:
???
Відшукай у підказках потрібне рівняння, скопіюй її. Знайди Крок 3 та встав правильну відповідь для того, щоб продовжити.
4х + 92 = 0
− 4х + 92 = 0
− 4х - 92 = 0
Тут знаходиться Крок 3. Щоб перейти до нього, введи правильну відповідь з Кроку 2.
Крок 3. Розв'язування рівняння
Розв'яжи рівняння − 4х + 92 = 0, знайди Крок 4 та встав правильну відповідь для того, щоб продовжити.
Тут знаходиться Крок 4. Щоб перейти до нього, введи правильну відповідь з Кроку 3.
Крок 4. Перевірка
Маєш перевірити х = 23 - це точка максимуму чи мінімуму. Для цього визнач якою є функція Р(x) = −2x2 + 92x − 1600. Проаналізуй її графік і визнач точка х = 23 - це точка максимуму/мінімуму.
Знайди Крок 5 та введи правильну відповідь (виділену жовтим маркером) для того, щоб продовжити.
Тут знаходиться Крок 5. Щоб перейти до нього, введи правильну відповідь з Кроку 4.
Крок 5. Обчислення максимального прибутку
Підстав x = 23 у функцію прибутку P(x), щоб знайти максимальний прибуток = ???
Знайди Крок 6 та введи правильну відповідь (виділену жовтим маркером) для того, щоб продовжити.
Тут знаходиться Крок 6. Щоб перейти до нього, введи правильну відповідь з Кроку 5.
Крок 6. Перевірка прибутку при х = 40
Прибутку за такої моделі отримати неможливо, навіть піднявши вартість чашки кави до 40 грн. Це можливо перевірити, підставивши х = 40 у функцію прибутку P(x) та отримавши результат ???грн.
Знайди Вихід та введи правильну відповідь (виділену жовтим маркером) для того, щоб продовжити.
Рефлексія від 0 учнів
Сподобався:
Так: 0
Ні: 0
Зрозумілий:
Так: 0
Ні: 0
Потрібні роз'яснення:
Ні: 0
Так: 0