题目
11.已知一个在xoy平面内运动的物体的速度为vec(v)=2vec(i)-8vec(j),已知t=0时它通过(3,-7)位置则该物体任意时刻的位置矢量为______.
11.已知一个在xoy平面内运动的物体的速度为$\vec{v}=2\vec{i}-8\vec{j}$,已知t=0时它通过(3,-7)位置则该物体任意时刻的位置矢量为______.
题目解答
答案
已知速度矢量 $\vec{v} = 2\vec{i} - 8t\vec{j}$,对时间积分求位置矢量 $\vec{r}$:
\[
\vec{r} = \int \vec{v} \, dt = \int (2\vec{i} - 8t\vec{j}) \, dt = (2t + C_1)\vec{i} + (-4t^2 + C_2)\vec{j}
\]
由初始条件 $t=0$ 时 $\vec{r} = 3\vec{i} - 7\vec{j}$,得 $C_1 = 3$,$C_2 = -7$。
因此,任意时刻位置矢量为:
\[
\boxed{(2t + 3) \vec{i} - (4t^2 + 7) \vec{j}}
\]
解析
考查要点:本题主要考查速度矢量的积分求位置矢量,以及利用初始条件确定积分常数的能力。
解题核心思路:
- 速度矢量对时间积分得到位置矢量,注意积分时需引入积分常数。
- 代入初始条件(t=0时的位置)确定积分常数,从而得到完整的表达式。
破题关键点:
- 正确识别速度矢量的表达式(注意是否存在时间变量t)。
- 积分时区分i、j分量,分别积分并添加常数。
- 代入初始条件时,需将t=0代入积分结果,解出常数。
已知速度矢量为 $\vec{v} = 2\vec{i} - 8t\vec{j}$,需通过积分求位置矢量 $\vec{r}$。
步骤1:对速度矢量积分
对 $\vec{v}$ 的i分量和j分量分别积分:
- i分量:$\int 2 \, dt = 2t + C_1$
- j分量:$\int (-8t) \, dt = -4t^2 + C_2$
因此,积分结果为:
$\vec{r} = (2t + C_1)\vec{i} + (-4t^2 + C_2)\vec{j}$
步骤2:代入初始条件
当 $t=0$ 时,$\vec{r} = 3\vec{i} - 7\vec{j}$,代入积分结果:
- i分量:$2(0) + C_1 = 3 \Rightarrow C_1 = 3$
- j分量:$-4(0)^2 + C_2 = -7 \Rightarrow C_2 = -7$
步骤3:写出最终表达式
将常数代入,得到任意时刻的位置矢量:
$\vec{r} = (2t + 3)\vec{i} - (4t^2 + 7)\vec{j}$