一质点从 AA 点由静止开始运动,并在 BB 点停止。它从 AA 运动到 BB 的速度(单位:m/s)由方程 v=10t−12t2v = 10t - \frac{1}{2}t^2 给出,其中 tt 是从 AA 开始计时的秒数。
证明该质点的速度不低于 5 m/s 的持续时间为 6106\sqrt{10} 秒。

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完整解法

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1. Set up the inequality for the speed being 5 m/s or more

10t−12t2≥510t - \frac{1}{2}t^2 \ge 5

2. Rearrange the inequality into standard form

20t−t2≥1020t - t^2 \ge 10
t2−20t+10≤0t^2 - 20t + 10 \le 0

3. Find the roots of the corresponding quadratic equation

Solving t2−20t+10=0t^2 - 20t + 10 = 0 using the quadratic formula:
t=−(−20)±(−20)2−4(1)(10)2(1)t = \frac{-(-20) \pm \sqrt{(-20)^2 - 4(1)(10)}}{2(1)}
t=20±400−402t = \frac{20 \pm \sqrt{400 - 40}}{2}
t=20±3602t = \frac{20 \pm \sqrt{360}}{2}
t=20±6102t = \frac{20 \pm 6\sqrt{10}}{2}
t=10±310t = 10 \pm 3\sqrt{10}

4. Determine the time interval and calculate the duration

The inequality t2−20t+10≤0t^2 - 20t + 10 \le 0 is satisfied for:
10−310≤t≤10+31010 - 3\sqrt{10} \le t \le 10 + 3\sqrt{10}
The duration for which the speed is 5 m/s or more is the difference between these two times:
Duration=(10+310)−(10−310)\text{Duration} = (10 + 3\sqrt{10}) - (10 - 3\sqrt{10})
Duration=610 s (shown)\text{Duration} = 6\sqrt{10} \text{ s (shown)}

答案

The duration is 6106\sqrt{10} s.

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