追迹问题
设开始时甲、乙水平距离为1单位,乙从点沿垂直于的直线以等速向正北行走;甲从乙的左侧点出发,始终对准乙以的速度追赶. 求追迹曲线方程,并问乙行多远时,被甲追到.
解 设所求追迹曲线方程为.
经过时刻,甲在追迹曲线上的点为,乙在点. 于是
. (1)
由题设,曲线的弧长为
,
解出,代入(1),得
.
整理得
.
设,,则方程化为
或,
两边积分,得
,
即 .
将初始条件代入上式,得. 于是
, (2)
两边同乘,并化简得
, (3)
(2)式与(3)式相加得
,
两边积分得
.
代入初始条件得,故所求追迹曲线为
,
甲追到乙时,即点的横坐标,此时. 即乙行走至离点个单位距离时被甲追到.
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