Trang chủ Lớp 11 SGK Toán 11 - Kết nối tri thức Bài 5.32 trang 124 Toán 11 tập 1 – Kết nối tri...

Bài 5.32 trang 124 Toán 11 tập 1 - Kết nối tri thức: Lực hấp dẫn tác dụng lên một đơn vị khối lượng ở khoảng cách r tính từ tâm Trái...

Dùng định nghĩa hàm số liên tục để xét tính liên tục của hàm số F(r) Giải và trình bày phương pháp giải bài 5.32 trang 124 SGK Toán 11 tập 1 - Kết nối tri thức Bài tập cuối chương V. Lực hấp dẫn tác dụng lên một đơn vị khối lượng ở khoảng cách r tính từ tâm Trái Đất là (Fleft( r right) = left{ {begin{array}{*{20}{c}}{frac{{GMr}}{{{R^3}}};, r < R}\{frac{{GM}}{{{r^2}}};, ;r ge R}end{array}} right...

Question - Câu hỏi/Đề bài

Lực hấp dẫn tác dụng lên một đơn vị khối lượng ở khoảng cách r tính từ tâm Trái Đất là

\(F\left( r \right) = \left\{ {\begin{array}{*{20}{c}}{\frac{{GMr}}{{{R^3}}}\; ,r < R}\\{\frac{{GM}}{{{r^2}}}\; ,\;r \ge R}\end{array}} \right.\)

Trong đó M R lần lượt là khối lượng và bán kính của Trái Đất, G là hằng số hấp dẫn. Xét tính liên tục của hàm số F(r).

Method - Phương pháp giải/Hướng dẫn/Gợi ý

Dùng định nghĩa hàm số liên tục để xét tính liên tục của hàm số F(r)

Answer - Lời giải/Đáp án

Vì M và R lần lượt là khối lượng và bán kính của Trái Đất, G là hằng số hấp dẫn, do đó M, R, G đều khác 0, r là khoảng cách nên r > 0.

Ta có: \(F\left( r \right) = \left\{ {\begin{array}{*{20}{c}}{\frac{{GMr}}{{{R^3}}}\; ,\;r < R}\\{\frac{{GM}}{{{r^2}}},r \ge R}\end{array}} \right.\)

Advertisements (Quảng cáo)

Tập xác định của hàm số \(F\left( r \right) là \;\left( {0; + \infty } \right)\)

+ Với r < R thì \(F\left( r \right) = \frac{{GMr}}{{{R^3}}}\) hay \(F\left( r \right) = \frac{{GM}}{{{R^3}}}.r\) là hàm đa thức nên nó liên tục trên \(\left( {0;R} \right)\)

+ Với r > R thì \(F\left( r \right) = \frac{{GM}}{{{r^2}}}\) là hàm phân thức nên nó liên tục trên \(\left( {R; + \infty } \right)\)

+ Tại r = R, ta có \(F\left( r \right) = \frac{{GM}}{{{R^2}}}\)

\(\mathop {\lim }\limits_{r \to {R^ + }} F\left( r \right) = \mathop {\lim }\limits_{r \to {R^ + }} \frac{{GM}}{{{r^2}}} = \frac{{GM}}{{{r^2}}};\;\;\mathop {\lim }\limits_{r \to {R^ - }} F\left( r \right) = \mathop {\lim }\limits_{r \to {R^ - }} \frac{{GMr}}{{{R^3}}} = \frac{{GMR}}{{{R^3}}} = \frac{{GM}}{{{R^2}}}\)

Do đó, \(\mathop {\lim }\limits_{r \to {R^ + }} F\left( r \right) = \mathop {\lim }\limits_{r \to {R^ - }} F\left( r \right) = \frac{{GM}}{{{R^2}}}\) nên \(\mathop {\lim }\limits_{r \to R} F\left( r \right) = \frac{{GM}}{{{R^2}}} = F\left( r \right)\)

Suy ra hàm số \(F\left( r \right)\) liên tục tại r = R

Vậy hàm số liên tục trên \(\left( {0; + \infty } \right)\)