Skip to content
CalcGospel 微積分福音
返回

105 台灣大學微積分(C) 第 2 題

考題 / 轉學考微積分 / 台灣大學 / 微積分C

105學年度 · 105台大微積分C · 第 2 題

題目

2. An experiment detects that a particle at (1,0)(1,0) (on the xyxy-plane) is moving towards the north at the speed 33 meters per minute. At the same time another particle at (−2,1)(-2,1) is moving towards the east at the speed 44 meters per minute.

(a) (5%)(5\%) Let s(t)s(t) be the distance (in meters) between the two particles in tt minutes. s(t)=(3)‾s(t)=\underline{\quad(3)\quad}.

(b) (10%)(10\%) Suppose at t=t0t=t_0 the two particles are closest to each other. Then t0=(4)‾t_0=\underline{\quad(4)\quad}.

解答

解法一

思路

展開
  • 先以時間 tt 寫出兩粒子的位置。
  • 距離的平方比距離本身更容易處理;最小化距離等同最小化其平方。

答題過程

展開

第一粒子向北移動,第二粒子向東移動,因此 tt 分鐘後的位置分別是

(1,3t),(−2+4t,1).(1,3t),\qquad (-2+4t,1).

兩者的位移差為 (3−4t,3t−1)(3-4t,3t-1),所以

s(t)= (3−4t)2+(3t−1)2= 25t2−30t+10.\begin{align*} s(t) =&\,\sqrt{(3-4t)^2+(3t-1)^2}\\[4mm] =&\,\sqrt{25t^2-30t+10}. \end{align*}

故 (a) 為 25t2−30t+10\boxed{\sqrt{25t^2-30t+10}}。

將根號內配方:

25t2−30t+10=25(t−35)2+1.25t^2-30t+10=25\left(t-\frac35\right)^2+1.

此量在 t=35t=\frac35 時最小,因此兩粒子最近的時刻為

t0=35.\boxed{t_0=\frac35}.