如圖,兩條相交成60°角的直路EF和MN交于O,起初甲在OE上距O點3km的點A處,乙在OM上距O點1km的點B處,現(xiàn)在他們同時以4km/h的速度行走,且甲沿EF方向,乙沿NM的方向.
(1)求行走t小時后兩人之間的距離(用t表示);
(2)當(dāng)t為何值時,甲乙兩人之間的距離最近?
分析:(1)設(shè)t小時后,他們兩人的位置分別是P、Q,則AP=4t,BQ=4t,分0≤t<
3
4
,t=
3
4
與t>
3
4
三種情況討論,即可求得行走t小時后兩人之間的距離;
(2)由(1)知,當(dāng)0≤t≤
3
4
時,通過配方得:PQ=
48t2-24t+7
=
48(t-
1
4
)
2
+4
≥2;t>
3
4
時,PQ=
48(t-
1
4
)
2
+4
在(
3
4
,+∞)上為增函數(shù),從而可求得答案.
解答:解:(1)設(shè)t小時后,他們兩人的位置分別是P、Q,則AP=4t,BQ=4t…(1分)
①當(dāng)0≤t<
3
4
時,PQ2=(3-4t)2+(1+4t)2-2(3-4t)(1+4t)cos60°;
②當(dāng)t=
3
4
時,PQ=OB+BQ=1+
3
4
×4;
③當(dāng)t>
3
4
時,PQ2=(4t-3)2+(1+4t)2-2(4t-3)(1+4t)cos120°;.
∴PQ=
48t2-24t+7
(0≤t≤
3
4
)
4                          (t=
3
4
)
48t2-24t+7
(t>
3
4
)
,…(6分)
(2)由(1)知,當(dāng)0≤t≤
3
4
時,
PQ=
48t2-24t+7
=
48(t-
1
4
)
2
+4
≥2(當(dāng)且僅當(dāng)t=
1
4
時等號成立)…(9分)
又t>
3
4
時,PQ=
48(t-
1
4
)
2
+4
在(
3
4
,+∞)上為增函數(shù),
∴PQ>
48(
3
4
-
1
4
)
2
+4
=4…(11分)
由上述推理可知,當(dāng)=
1
4
=0.25小時時,(PQ)min=2
即甲、乙兩人之間的距離最小為2km…(12分)
點評:本題考查余弦定理的應(yīng)用,考查分類討論思想與函數(shù)與方程思想的綜合運用,考查分析轉(zhuǎn)化與運算能力,屬于難題.
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