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微积分基本定理 I:问题求解
4.10
供水系统将水抽入储水箱,但流速随时间变化,该变化由函数 f(t) 建模。
目标是计算从时间零点到时间 t 之间进入水箱的水的总体积。
该计算在水资源管理中至关重要,准确的体积监测会影响压力控制、调度安排和系统安全。
从图形上看,所需体积等于函数 f(t) 从 0 到 t 的曲线下面积,可通过定积分计算得出。
为了避免与上限 t 混淆,积分内部使用了另一个变量 s。这个哑变量作为随时间变化的占位符。
求解该积分至时间 t 可得到累积体积 V(t)。现在,为了求出总体积在某一特定时刻的变化情况,可以使用微积分基本定理的第一部分。
它表明 V(t) 的导数等于原始的流速函数。
这意味着总体积的瞬时变化率等于该时刻的流入速率。
在许多工程与环境应用中,累积量往往由随时间变化的速率决定。一个常见情境出现在水资源管理领域:供水系统以随时间变化的流量向储水箱注水。准确确定在给定时间段内进入储水箱的总水量,对于维持适当压力、安排运行以及保障系统安全至关重要。
流入储水箱的流量可由一个随时间变化的函数表示。为了求得从初始时刻到某一较…