材料一:数轴上,点M、N表示的数分别为m、n,则M、N两点之间的距离表示为MN=|m−n|。
材料二:数轴上,点M、N表示的数分别为m、n,若点P是线段MN的中点,则此时点P所对应的数为(m+n)/2。
根据上面的材料解决下面问题:如图,数轴上A、B、C三点对应的数分别为a、b、c,且a、c满足|a−8|+(c+3)²=0,点B是线段AO的中点(其中O是原点)。
(1)填空:a=,b=,c=______;
(2)点P是数轴上一动点,若点P到点A、B、C的距离之和为13,求点P对应的数是多少?
(3)点M从点B出发,以每秒v₁个单位长度的速度匀速向左运动;点N从点A出发,以每秒v₂个单位长度的速度匀速向左运动;点Q是线段CN的中点,若点M、N运动过程中,点Q到点M的距离始终是定值,请求出v₁/v₂的值。
答案:(1)a=8,b=4,c=−3;(2)P表示2或6;(3)v₁/v₂=1/2。 分别使用非负数、线段距离相加和中点关系。
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(1)两个非负数怎样相加为0
|a−8|≥0、(c+3)²≥0。只要其中一项大于0,它们的和就大于0。因此必须a−8=0、c+3=0,得到a=8、c=−3。
B是A与O的中点,所以b=(8+0)/2=4。数轴从左到右为C(−3)、O(0)、B(4)、A(8)。
(2)先看P在线段CA内的情况
为什么先看两端C、A?P在它们之间时,PC+PA恰好等于CA=8−(−3)=11;P移动时一段增加,另一段减少。
总和要求13,所以还缺的PB=13−11=2。B表示4,向左2得到P=2,向右2得到P=6,两者都位于CA内。
代回:P=2时,PA+PB+PC=6+2+5=13;P=6时,PA+PB+PC=2+2+9=13。
检查CA外,确认没有遗漏
P在C处的总距离为11+7+0=18;再向左走,三段距离都变长,所以左侧无法得到13。
P在A处的总距离为0+4+11=15;再向右走,三段距离也都变长,所以右侧无法得到13。
因此全部答案就是2与6。这个检查覆盖了整条数轴。
(3)先求Q的起点和速度
这问从原来的A、B重新出发。M从4出发,N从8出发,C固定在−3。Q的起点为(−3+8)/2=2.5,因此初始MQ=1.5。
N向左移动d个单位后,Q的位置从(C+N)/2变成(C+N−d)/2,只向左移动d/2。因此Q的速度是v₂/2。
要让M与Q的距离始终不变,两者必须同向同速,即v₁=v₂/2,所以v₁/v₂=1/2。
也可以写出t秒时的位置核对:
t从0开始连续变化。若t的系数不为0,最初的一小段时间里距离就会改变,因而不可能始终是定值。系数为0时,距离对所有t都等于3/2,这也证明条件足够。
换条件再试
把N的出发点改变,而C仍固定、中点关系不变,要保持MQ恒定,速度比还一定是1/2吗?