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我们来看一个数轴上电子蚂蚁的运动问题。数轴上有三个关键点:A点在负24,B点在负10,C点在正10。两只电子蚂蚁甲和乙分别从A点和C点同时出发,相向而行。甲蚂蚁的速度是每秒4个单位,乙蚂蚁的速度是每秒6个单位。
现在我们来推导甲到A、B、C三点距离和的公式。设甲在t秒后的位置为负24加4t。甲到三点的距离和等于甲到A点距离加甲到B点距离加甲到C点距离。我们需要分情况讨论:当甲在A点左侧时,距离和为44;当甲在A和B之间时,距离和为8t加44;当甲在B和C之间时,距离和为4t加24;当甲在C点右侧时,距离和为4t减24。
现在我们来求解第一问:多少秒后甲到A、B、C的距离和为40个单位。我们需要在各个时间区间内分别求解。经过计算发现,当t等于16秒时,甲的位置为40,此时甲到A、B、C三点的距离分别为64、50、30,距离和正好等于40加64加30等于144。让我重新计算:当t等于16秒时,距离和为4乘16减24等于40。所以答案是16秒。
现在我们来解决第二问:甲乙两蚂蚁在数轴上的哪个点相遇。甲从A点出发向右运动,位置函数为负24加4t;乙从C点出发向左运动,位置函数为10减6t。当两蚂蚁相遇时,它们的位置相等,即负24加4t等于10减6t。解这个方程得到10t等于34,所以t等于3.4秒。将t等于3.4代入位置函数,得到相遇点坐标为负10.4。
最后我们来分析第三问:当甲到A、B、C的距离和为40个单位时甲调头返回,甲乙还能相遇吗?在t等于16秒时,甲在位置40处调头,此时乙在位置负86。甲调头后向左运动,新的位置函数为104减4t。乙继续向左运动。要使两蚂蚁相遇,需要104减4t等于10减6t,解得t等于负47。由于时间不能为负数,所以甲调头后两蚂蚁无法相遇。