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蚂蚁爬绳子(数学高手才可进入)

来源:学生作业帮 编辑:作业帮 分类:数学作业 时间:2024/05/13 02:24:51
蚂蚁爬绳子(数学高手才可进入)
设有一条绳子(理想的绳子 永远不断)长1米,
而且每秒均匀拉伸10厘米,
一只蚂蚁(当然是理想的蚂蚁啦,永远不死)从绳子的一端爬向另一端,
每秒爬1厘米,
问,蚂蚁能不能爬到另一端?
如果不能,给出证明
如果不能,需要多长时间能爬到另一端?
如果能,需要多长时间能爬到另一端?
蚂蚁能爬到另一端.用时约6个多小时.
设蚂蚁从绳子一端的原点出发.
设任意t时刻蚂蚁与原点的距离为 x(t),同时 绳子总长为 L(t);
则 L(t)=100+10t (cm)
蚂蚁的移动速度
v(t)=dx(t)/dt
= 小虫主动爬行速度 + x(t)处的绳子伸长速度

dx(t)/dt = 1 + [x(t)/L(t)]*10
dx(t)/dt = 1 + x(t)/(10+t)
利用初始条件得上微分方程的唯一
x(t)= (10+t)*ln(1+t/10)
这就是任意时刻 t ,蚂蚁距离初试原点距离的表达式
如果它能爬到另一端,那么设时间为T,则
x(T)=L(T)
检验此方程有无解
(10+T)*ln(1+T/10)=100+10T
解出:
T=10*(e^10-1)= 22054.7 (s) = 6.13 小时