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追逐问题数学建模
以O为原点,OB为x轴负半轴,OA为y轴正半轴建立坐标系
设狗跑动的轨迹方程为y=y(x)
轨迹上任意一点的切线方程是:Y-y=y'(X-x)
因为狗的跑动方向始终朝着兔,设t时刻兔子所在位置是(0,80t)
则该点在切线上,80t-y=y'(0-x)----(1)
设狗的速度是兔的k倍,则80kdt=根号(1+y'²)dx---(2)
(1)式对x求导得:80dt/dx-y'=y''(0-x)-y'
dt/dx=-xy''/80
与(2)式联立得:-kxy''=根号(1+y'²)
令z=y',-kxz'=根号(1+z²)
dz/根号(1+z²)=(1/k)dx/(-x)
ln[z+根号(1+z²)]=(-1/k)ln(-x)+lnC1
z+根号(1+z²)=C1/[(-x)^(1/k)]
因为开始追时狗的速度方向没x轴正向,即y'|x=-200 = 0
代入条件z|x=-200 = 0 得,C1=200^(1/k)
z+根号(1+z²)=200^(1/k)/[(-x)^(1/k)],取倒数
-z+根号(1+z²)=[(-x)^(1/k)]/[200^(1/k)]
相减:z=(1/2){200^(1/k)/[(-x)^(1/k)]-[(-x)^(1/k)]/[200^(1/k)]}
积分:y=(1/2){-200^(1/k)k/(k-1)^[(k-1)/k]+200^(-1/k)k/(k+1)^[(k+1)/k]}+C2
代入初始条件:x=-200,y=0
0=(1/2){[-200k/(k-1)]+[200k/(k+1)]}+C2
解得:C2=200k/(k²-1)
猎狗跑动的轨迹方程是:
y=(1/2){-200^(1/k)k/(k-1)^[(k-1)/k]+200^(-1/k)k/(k+1)^[(k+1)/k]}+200k/(k²-1)
当猎狗刚好在洞口追上兔子时,x=0,y=120
120=200k/(k²-1)
3k²-5k-3=0
k=(5+根号61)/6≈2.135
8×2.135=17.1
猎狗能追上兔子的最小速度是17.1米/秒
数学
猎狗5步的路程相当于狐狸跑5×3/2步,即猎狗和狐狸的速度比5×3/2:7=15:14,从猎狗开始追狐狸到追上,二者行的时间一样,则猎狗与狐狸行程比也是15:14,猎狗追上狐狸时,在相同的时间内猎狗比狐狸多行了18米。猎狗追上狐狸要跑18÷(15-14)/15=270米
高分求猎狗追兔问题的解决方案正确了在送200分
第一三问没想出来,第二个简单.
反证法:假设猎狗追到兔子,则某时刻猎狗与兔子重合.
由于猎狗兔子速率一样,截止此刻的运动轨迹长度是一样长的.
这显然矛盾,兔子的运动轨迹是猎狗的曲线轨迹在东西轴上的投影.
还是微积分好,我是没什么巧妙解法了.
1,2问都好办。第三问需要做点极端假设和一个小技巧,我们考察小段时间内猎狗和兔子在兔子方向的运动,列出距离和微元时间之间的关系,求和,现在不用积分。我们再列兔子和猎狗间距离缩短的方程(也就是把速度往那个方向上投影)也求和,然后考虑当距离不再变化的时候的极限,两个方程一比较就可以得到。
美洲狮vs猎狗
那要看是什么狗了,如果是猎兔子的狗,美洲狮胜;如果是猎狼的狗,猎狗胜。
猎狗追狐狸
解:该题为追及问题。1.设猎狗X秒追上狐狸。15X-14X=18---- X=18秒;2.求猎狗跑出距离=15*18=270米。照这样速度,猎狗至少跑出270米才能追上狐狸。
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