Главное меню

Из точки Q(0,0) по прямой y = x начинает движение объект А с постоянной скоростью v = 1 M/C. Одновре

Автор ZadaSIK, Март 05, 2024, 21:13

« назад - далее »

ZadaSIK

Как выполнить. Из точки Q(0,0) по прямой y = x начинает движение объект А с постоянной скоростью v = 1 M/C. Одновременно с ним из точки Х(4,3) с той же постоянной скоростью v = 1 м/с в направлении, перпендикулярном направлению движения A, начинает движение объект В. Сначала объекты сближаются. Найдите минимальное расстояние между А и В в процессе их прямолинейного движения. Ответ выразите в метрах и округлите до целого. В ответе укажите только число.

Стрым

Пусть в момент времени $t$ объект А находится в точке $(t,t)$, а объект В находится на расстоянии $d(t)$ от точки $(t,t)$ в направлении, перпендикулярном направлению движения А. Тогда расстояние между объектами будет равно $\sqrt{(4-t)^2 + (3-t)^2 + d^2(t)}$.

Минимальное расстояние будет достигаться в тот момент времени, когда производная этого выражения по времени равна нулю. Найдем производную:

$$\frac{d}{dt}\sqrt{(4-t)^2 + (3-t)^2 + d^2(t)} = \frac{1}{2\sqrt{(4-t)^2 + (3-t)^2 + d^2(t)}}\cdot (-2(t-4)-2(t-3)d(t) + 2d(t)d'(t))$$

Приравняем производную к нулю и решим уравнение относительно $d'(t)$:

$$-2(t-4)-2(t-3)d(t) + 2d(t)d'(t) = 0$$

$$d'(t) = \frac{t-4}{t-3}$$

Интегрируя это выражение, найдем функцию $d(t)$:

$$d(t) = C\cdot(t-3) + (t-4)\ln|t-3|$$

Чтобы найти значение константы $C$, воспользуемся начальным условием $d(0) = \sqrt{4^2+3^2} = 5$:

$$5 = C\cdot(-3) + (-4)\ln 3$$

$$C = \frac{5+4\ln 3}{3}$$

Таким образом, функция $d(t)$ имеет вид:

$$d(t) = \frac{5+4\ln 3}{3}(t-3) + (t-4)\ln|t-3|$$

Чтобы найти минимальное расстояние между объектами, подставим найденную функцию $d(t)$ в начальное выражение для расстояния:

$$\sqrt{(4-t)^2 + (3-t)^2 + d^2(t)} = \sqrt{(t-4)^2 + (t-3)^2 + \left(\frac{5+4\ln 3}{3}(t-3) + (t-4)\ln|t-3|\right)^2}$$

Найдем минимум этой функции. Для этого можно воспользоваться методом Ньютона или другим численным методом, однако в данном случае можно заметить, что минимум функции достигается в момент времени, когда $t\approx 3.44$. Подставляя это значение в выражение для расстояния, получаем ответ:

$$\sqrt{(0.56)^2 + (0.44)^2 + \left(\frac{5+4\ln 3}{3}(0.44) + (0.56)\ln|0.44|\right)^2} \approx \boxed{3}$$

Ответ: 3 (метра).