图示一个湖泊(阴影部分),其边缘有一条笔直平坦的道路 AXB。点 C 在湖面上,B 是距离 C 最近的点。距离 AB 为 30 m,BC 为 20 m。 纳塔莉(Natalie)在道路上的 A 点,想要尽快到达 C 点。她的奔跑速度为 4 m/s,游泳速度为 2 m/s。 她意识到,为了使到达 C 的总时间最短,必须在 A 和 B 之间的某个点 X 离开道路,然后直接游向 C。 设 AX 为 m, 为纳塔莉从 A 到 X 再从 X 到 C 所用的总时间(以秒为单位)。

- (a)
证明 。
- (b)
求 的表达式。
- (c)
求使总时间最短的 值。你不需要证明该 值确实能使总时间达到最短。
它不会直接告诉你答案,而是问你卡在哪一步看看 AI 是怎么陪你一步步弄懂这道题的
完整解法
11(a)
1. Find the distance $XC$ using Pythagoras' theorem
Since is the point on the road closest to , .
Using Pythagoras' theorem in :
2. Express the total time $T$ in terms of $x$
Time taken to run from to =
Time taken to swim from to =
Total time (Shown)
Shown
11(b)
1. Differentiate the expression for $T$ with respect to $x$ using the chain rule
2. Simplify the derivative
11(c)
1. Find the derivative of $T$ with respect to $x$ (from part b)
2. Set the derivative to zero to find the minimum time
3. Rearrange and square both sides to form a quadratic equation
4. Solve the quadratic equation for $x$ and select the valid root
Since is between and , , so we reject .
(to 3 s.f.)
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