Для решения этой задачи мы будем использовать формулу линзы, которая описывает связь между расстоянием от линзы до предмета ((d_o)), расстоянием от линзы до изображения ((d_i)), и фокусным расстоянием линзы ((f)):
[
\frac{1}{f} = \frac{1}{d_o} + \frac{1}{d_i}
]
В данной задаче нам известно общее расстояние между предметом и экраном, которое составляет 80 см. Это означает, что
[
d_o + d_i = 80
]
Также дано фокусное расстояние линзы (f = 20) см. Теперь мы можем подставить выражение для (d_i) из второго уравнения в первое уравнение:
[
\frac{1}{f} = \frac{1}{d_o} + \frac{1}{80 - d_o}
]
Подставляем (f = 20):
[
\frac{1}{20} = \frac{1}{d_o} + \frac{1}{80 - d_o}
]
Теперь приведем это уравнение к общему знаменателю и решим его:
[
\frac{1}{20} = \frac{80 - d_o + d_o}{d_o(80 - d_o)}
]
[
\frac{1}{20} = \frac{80}{d_o(80 - d_o)}
]
Теперь умножим обе стороны уравнения на (20d_o(80 - d_o)) для избавления от дробей:
[
d_o(80 - d_o) = 1600
]
Это квадратное уравнение можно упростить и решить:
[
80d_o - d_o^2 = 1600
]
[
d_o^2 - 80d_o + 1600 = 0
]
Теперь решим это квадратное уравнение с помощью дискриминанта. Вычислим дискриминант (D):
[
D = b^2 - 4ac = (-80)^2 - 4 \cdot 1 \cdot 1600 = 6400 - 6400 = 0
]
Так как дискриминант равен нулю, уравнение имеет один действительный корень:
[
d_o = \frac{-b \pm \sqrt{D}}{2a} = \frac{80}{2} = 40
]
Таким образом, линзу нужно расположить на расстоянии 40 см от предмета, чтобы получить четкое изображение на экране.