一枚硬币被抛向空中 tt 秒后,其距离地面的高度为 hh 米,可以用 h=−6t2+24t+12h = -6t^2 + 24t + 12 表示。

  1. (a)

    通过配方法,求出该硬币能达到的最大高度。

  2. (b)

    求该硬币从被抛向空中到落地的确切持续时间。

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完整解法

7(a)

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

h=−6(t2−4t)+12h = -6(t^2 - 4t) + 12

2. Complete the square for the expression inside the bracket

h=−6[(t−2)2−(−2)2]+12h = -6\left[ (t - 2)^2 - (-2)^2 \right] + 12
h=−6[(t−2)2−4]+12h = -6\left[ (t - 2)^2 - 4 \right] + 12

3. Expand and simplify to find the maximum height

h=−6(t−2)2+24+12h = -6(t - 2)^2 + 24 + 12
h=−6(t−2)2+36h = -6(t - 2)^2 + 36
Since −6(t−2)2⩽0-6(t - 2)^2 \leqslant 0 for all real tt, the maximum value of hh is 3636.

答案

3636 m

7(b)

1. Set the height to zero to find when the coin lands on the ground and simplify the equation.

When the coin lands on the ground, h=0h = 0.
−6t2+24t+12=0-6t^2 + 24t + 12 = 0
Divide by −6-6:
t2−4t−2=0t^2 - 4t - 2 = 0

2. Solve the quadratic equation to find the exact values of $t$.

Using the quadratic formula:
t=−(−4)±(−4)2−4(1)(−2)2(1)t = \frac{-(-4) \pm \sqrt{(-4)^2 - 4(1)(-2)}}{2(1)}
t=4±16+82t = \frac{4 \pm \sqrt{16 + 8}}{2}
t=4±242t = \frac{4 \pm \sqrt{24}}{2}
t=4±262t = \frac{4 \pm 2\sqrt{6}}{2}
t=2±6t = 2 \pm \sqrt{6}

3. Reject the invalid root and state the final exact duration.

Since time tt must be positive (t>0t > 0):
t=2+6t = 2 + \sqrt{6}
(Reject t=2−6t = 2 - \sqrt{6} as it is negative)

The exact duration is 2+62 + \sqrt{6} seconds.

答案

2+62 + \sqrt{6} seconds

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