微积分II二维粒子运动问题求解:确定t=1时粒子位置
求解粒子在t=1时的位置
嘿,你之前计算积分常数的时候出错啦,让我们一步步重新梳理这个问题的解法:
推导x方向的位置函数
已知x方向的速度$x'(t) = t + 1$,对其做不定积分得到x(t)的表达式:
$$x(t) = \int (t + 1) dt = \frac{1}{2}t^2 + t + C$$
这里的C是积分常数,需要用初始条件确定:题目说t=0时粒子位于$(1, 0)$,也就是$x(0)=1$,代入上式:
$$1 = \frac{1}{2} \times 0^2 + 0 + C$$
很明显C=1,所以正确的x(t)是:
$$x(t) = \frac{1}{2}t^2 + t + 1$$计算t=1时的x坐标
把t=1代入x(t):
$$x(1) = \frac{1}{2} \times 1^2 + 1 + 1 = \frac{1}{2} + 2 = \frac{5}{2}$$计算对应的y坐标
因为粒子始终沿曲线$y = \ln(x)$运动,所以t=1时的y坐标就是x(1)对应的对数值:
$$y(1) = \ln\left(\frac{5}{2}\right)$$
最终,t=1时粒子所在的位置是$\boldsymbol{\left( \frac{5}{2}, \ln\frac{5}{2} \right)}$(如果需要小数近似的话,大概是$(2.5, 0.916)$)。
内容的提问来源于stack exchange,提问作者Giovanni
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