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主要内容

运动问题:找出最大加速度

一个粒子沿着 x 轴的运动速度为 v(t)=-t³+6t²+2t。小萨分析了这个方程以求出该粒子何时达到最大加速度。

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视频字幕

一个颗粒沿着 x 轴移动, 在任何 t 大于等于 0 时, 已知它的速度是 v(t) = - t 3次方 + 6t平方 + 2t, 求在什么 t 值, 这个颗粒得到其加速度的最高值? 我们要确定 什么时候它得到最高加速度。 我们来回顾一下题目给了我们什么, 它给出了作为时间函数的速度, 我们来回顾一下, 我们的位置是一个时间的函数, x(t) 是位置,是时间的函数, 如果我们求它的导数, x ‘(t) , 就是位置对时间的变化率, 或者说是作为时间函数的速度, 如果我们对速度求导, 它就是 速度对于时间的变化率, 它就是作为时间函数的加速度, 题目给了我们速度, 由速度,我们可以找出加速度, 我们来重写一下, 我们知道, v(t) = - t 3次方 + 6t平方 + 2t, 由它,我们可以求出 作为时间函数的加速度, 它就是 速度对于时间的导数, 我们只需多次使用指数法则, 它就等于,这是3次方, -3t平方, 加上 2 乘以 6 是 12, t 的1次方,加上 2, 这就是作为时间函数的加速度。 我们要找出 什么时候我们能得到最大的加速度, 我们来研究这个加速度函数, 我们看到这是一个二次方程, 它是二阶多项式, 我们有一个负的系数, 是在它的最高次项的前面, 在二次项的前面, 它就是一个向下开口的抛物线。 它向下开口, 我用同样的颜色把它画出来, 它大体会是这种形状, 它的确会有 它的确会有一个最大值, 但是我们怎样确定这个最大值呢? 这个最大值会 发生在加速度值, 当它的切线斜率等于-- 当它的切线斜率等于0 时 我们也可以 用二阶导数检验来证明在这一点它在是向下凹的, 我们可以显示出,这里的二阶导数是负的。 我们来做一下,我们来看 我们的加速度函数的一阶和二阶导数, 我换一下颜色, 那个颜色看不清楚, 加速度的一阶导数,加速度的变化率 就等于 -6t + 12, 现在我们考虑什么时候它等于 0, 我们两边减去 12, 我们得到 -6t = -12, 两边除以 -6, 你得到 t = 2, 你可以有几种说法, 你可以说,看, 我知道这是一个向下开口的 抛物线, 我的二次项的系数是负的, 我知道 在 t= 2 时,它的切线斜率等于0, 所以,它就是我的最大值。 或者,你可以进一步, 你可以求二阶导数, 就为满足我们的兴趣,我们来把它做出来, 我们可以求出 我们的加速度的二阶导数, 它就等于 -6,对吧? -6t 的导数是 -6, 常数的导数是 0, 它的二阶导数总是负的, 我们就总是向下凹的, 由在 t = 2 的二阶导数检验, 在 t = 2 ,我们的 加速度的二阶导数是负的, 正如我们所知,这是我们的最大值, 或者说,在 t = 2,取得最大值, 那么,在 t 等于什么值的时候, 这个粒子得到最大的加速度? 在 t = 2 时。