如图,游客从某旅游景区的景点处下山至处有两种路径。一种是从沿直线步行到,另一种是先从沿索道乘缆车到,然后从沿直线步行到。现有甲、乙两位游客从处下山,甲沿匀速步行,速度为。在甲出发后,乙从乘缆车到,在处停留后,再从匀速步行到.假设缆车匀速直线运动的速度为,山路长为,经测量,,。
(1)求索道的长;
(2)问乙出发多少分钟后,乙在缆车上与甲的距离最短?
(3)为使两位游客在处互相等待的时间不超过3分钟,乙步行的速度应控制在什么范围内?
(1)如图:
作于点,设,则,
,由,知:。
(2)设乙出发分钟后到达点,此时甲到达点,如图所示。
则:,
由余弦定理得:,
其中,当()时,最小,此时乙在缆车上与甲的距离最短。
(3)由(1)知:,甲到用时:,
若甲等乙3分钟,则乙到用时:,在上用时: 。
此时乙的速度最小,且为:=。
若乙等甲3分钟,则乙到用时:,在上用时: 。
此时乙的速度最大,且为:
故乙步行的速度应控制在范围内。
本题主要考查正余弦定理的应用以及简单的三角恒等变换。
(1)做垂线将原三角形转化为两个直角三角形,通过设出公共边,再表示出其他的边,根据已知条件列求出公共边,得到所求边。
(2)假设走了,在中,,,已知,用余弦定理求出,再求其最小值即可。
(3)由第一问求出,甲所用时间一定,根据甲等乙还是乙等甲分类讨论,确定乙步行所用的时间,再求出速度范围。