一辆坦克在打靶练习中进行射击。发射的炮弹在飞行过程中距离地面的高度 hh(米)由方程 h=2+45t−1250t2h = 2 + \frac{4}{5}t - \frac{1}{250}t^{2} 决定,其中 tt 是炮弹飞行的时间(秒)。

  1. (a)

    将 hh 表示为 a+b(t−c)2a + b(t - c)^{2} 的形式,其中 aa、bb 和 cc 是待确定的常数。

  2. (b)

    由此,写出炮弹所能达到的最大高度以及达到该高度的时间。

  3. (c)

    求炮弹高度至少在地面以上 32 米的持续时间。

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完整解法

4(a)

1. Factor out the coefficient of $t^2$ from the terms involving $t$.

h=−1250(t2−200t)+2h = -\frac{1}{250}(t^{2} - 200t) + 2

2. Complete the square for the expression inside the bracket.

h=−1250[(t−100)2−1002]+2h = -\frac{1}{250}\left[ (t - 100)^{2} - 100^{2} \right] + 2
h=−1250[(t−100)2−10000]+2h = -\frac{1}{250}\left[ (t - 100)^{2} - 10000 \right] + 2

3. Expand and simplify to obtain the final form.

h=−1250(t−100)2+(−1250)(−10000)+2h = -\frac{1}{250}(t - 100)^{2} + \left(-\frac{1}{250}\right)(-10000) + 2
h=−1250(t−100)2+40+2h = -\frac{1}{250}(t - 100)^{2} + 40 + 2
h=42−1250(t−100)2h = 42 - \frac{1}{250}(t - 100)^{2}

答案

h=42−1250(t−100)2h = 42 - \frac{1}{250}(t - 100)^{2}

4(b)

1. Deduce the completed square form from part (a)

From part (a), h=42−1250(t−100)2h = 42 - \frac{1}{250}(t - 100)^2.

2. State the maximum height and the time it occurs

The maximum value of hh occurs when (t−100)2=0(t - 100)^2 = 0.
Maximum height = 42 m42\text{ m}
Time = 100 s100\text{ s}

答案

Maximum height = 42 m42\text{ m}, Time = 100 s100\text{ s}

4(c)

1. Set up the inequality for the height being at least 32 metres

Using the completed square form from part (a), h=42−1250(t−100)2h = 42 - \frac{1}{250}(t - 100)^2.
We require h⩾32h \geqslant 32:
42−1250(t−100)2⩾3242 - \frac{1}{250}(t - 100)^2 \geqslant 32

2. Solve the quadratic inequality for $t$

10⩾1250(t−100)210 \geqslant \frac{1}{250}(t - 100)^2
(t−100)2⩽2500(t - 100)^2 \leqslant 2500
−50⩽t−100⩽50-50 \leqslant t - 100 \leqslant 50
50⩽t⩽15050 \leqslant t \leqslant 150

3. Calculate the length of time

Length of time =150−50=100= 150 - 50 = 100 seconds.

答案

100100 seconds

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