Чтобы найти среднюю скорость материальной точки за промежуток времени от \(t_0\) до \(t_0 + \Delta t\), мы можем использовать формулу:
\[ v_{ср} = \frac{S(t_0 + \Delta t) - S(t_0)}{\Delta t} \]
где \(S(t)\) — функция пути.
Дано:
- \(S(t) = 2 - 2t - 4t^2\)
- \(t_0 = 3\)
- \(\Delta t = 0.1\)
Сначала вычислим \(S(t_0)\) и \(S(t_0 + \Delta t)\):
- Найдем \(S(3)\):
\[ S(3) = 2 - 2 \cdot 3 - 4 \cdot 3^2 = 2 - 6 - 36 = -40 \]
- Найдем \(S(3 + 0.1) = S(3.1)\):
\[ S(3.1) = 2 - 2 \cdot 3.1 - 4 \cdot (3.1)^2 \]
Сначала вычислим \( (3.1)^2 \):
\[ (3.1)^2 = 9.61 \]
Теперь подставим:
\[ S(3.1) = 2 - 6.2 - 4 \cdot 9.61 = 2 - 6.2 - 38.44 = 2 - 6.2 - 38.44 = -42.64 \]
Теперь подставим \(S(3)\) и \(S(3.1)\) в формулу для средней скорости:
\[ v_{ср} = \frac{-42.64 - (-40)}{0.1} = \frac{-42.64 + 40}{0.1} = \frac{-2.64}{0.1} = -26.4 \, \text{м/с} \]
Теперь найдем скорость в конце секунды \(t_0\), используя производную \(S(t)\):
\[ v(t) = \frac{dS}{dt} = \frac{d}{dt}(2 - 2t - 4t^2) \]
Производная:
\[ v(t) = -2 - 8t \]
Теперь подставим \(t_0 = 3\):
\[ v(3) = -2 - 8 \cdot 3 = -2 - 24 = -26 \, \text{м/с} \]
Итак, результаты:
- Средняя скорость за промежуток времени от \(t_0\) до \(t_0 + \Delta t\) равна \(-26.4 \, \text{м/с}\).
- Скорость в конце секунды \(t_0\) составляет \(-26 \, \text{м/с}\).