如图所示,一个 V 形水箱的尺寸为 ,,。水箱最初是空的。水以 的速率被泵入水箱。从水开始流入水箱的那一刻起,水箱中水的深度为 ,水面宽度为 。

- (i)
求当 时水深的变化率,答案保留到小数点后 4 位。
- (ii)
求从 的瞬间开始,将水箱完全注满所需的时间(精确到秒)。
它不会直接告诉你答案,而是问你卡在哪一步看看 AI 是怎么陪你一步步弄懂这道题的
完整解法
5(i)
1. Use similar triangles to express the surface width $x$ in terms of the depth $y$.
By similar triangles on the V-shaped cross-section:
2. Express the volume $V$ of the water in terms of $y$.
The volume of the water is the cross-sectional triangular area multiplied by the length :
3. Differentiate $V$ with respect to $y$.
4. Apply the chain rule to find the rate of change of depth $\frac{\mathrm{d}y}{\mathrm{d}t}$ when $y = 0.4$.
Using the chain rule, :
Substitute :
5(ii)
1. Calculate the maximum volume of the tank.
The tank is a triangular prism. Its total volume is the area of the V-shaped cross-section multiplied by its length :
2. Express the volume of water $V$ in terms of $y$, and calculate the volume when $y = 0.4$.
Using similar triangles on the cross-section, the surface width is proportional to the depth :
The volume of water at depth is:
When :
3. Determine the remaining volume and the time taken to fill it.
Remaining volume to be filled:
Since water is pumped in at a constant rate of , the time taken is:
Rounding to the nearest second gives seconds.
226 \text{ s}
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