问题标题:
一个人在平面上按习惯行走,一条狗在后面追他,狗的方向始终指向人,求狗的运动轨迹…
问题描述:
一个人在平面上按习惯行走,一条狗在后面追他,狗的方向始终指向人,求狗的运动轨迹…
毛晓燕回答:
假设人以v1的速度匀速直线运动,狗的速度为v2,且v2>v1.
设开始时人的位置是坐标原点O,狗在x轴的A点(a,0),其中a>0.
在时刻t,狗的位置是P(x,y),人的位置是B(0,v1t).设狗的路径方程为y(x),那么BP与曲线相切.即是dy/dx=-(v1t-y)/x,注意这里的负号.
变形为x*dy/dx-y=-v1t,
两端对x求导,得x*d2y/dx2(这里是二阶导数,不好写)=-v1*dt/dx,
同时又有ds/dt=v2,ds由弧微分公式知道ds/dx=-sqrt(1+(dy/dx)^2),
消去ds得dt/dx=(-1/v2)*sqrt(1+(dy/dx)^2),代入之前的式子得
x*d2y/dx2=k*sqrt(1+(dy/dx)^2),其中k=v1/v2
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