问答题 一子弹穿透某铁板,已知入射子弹的速度为υ0,穿出铁板时的速度为υ1,以子弹入射铁板时为起始时间,又知穿透铁板的时间为t1.子弹在铁板内的阻力与速度平方成正比,比例系数k>0.
问答题 求子弹在铁板内的运动速度υ与时间t的函数关系υ=υ(t);
【正确答案】首先考察子弹在铁板内的运动速度υ=υ(t)满足的规律.子弹在铁板内所受阻力为-kυ2,于是由牛顿第二定律得
[*]
其中m为子弹的质量.以入射时为起始时间,得初条件υ(0)=υ0
解这个变量分离的微分方程得
[*]
积分得[*]由初值得[*],于是[*]
令t=t1得[*]
【答案解析】
问答题 求铁板的厚度.
【正确答案】铁板的厚度d即子弹在铁板内所走过的距离
[*]
若只求铁板的厚度,也可先求子弹运动的速度υ与路程s的关系,把加速度表为
[*]
于是方程为[*],即[*]初值为υ|s=00
易解此初值问题得υ=υ0e-μs
即[*]
因此铁板的厚度为[*]②
为了求出μ(用υ01,t1等表示),将①式改写成eμsdx=υ0dt,两边积分得
[*]
代入②式得[*]因此铁板的厚度为[*]
【答案解析】
问答题 已知A=(α1,α2,α3,α4)是4阶矩阵,其中α1,α2,α3,α4是4维列向量.若齐次方程组Ax=0的通解是k(1,0,-3,2)T,证明α2,α3,α4是齐次方程组A*x=0的基础解系.
【正确答案】由解的结构知n-r(A)=1,故秩r(A)=3.
又由[*]得α1-3α3+2α4=0.
因A*A=|A|E=0,即A*1,α2,α3,α4)=0,故α2,α3,α4都是A*x=0的解.
由α1=3α3-2α4与r(A)=3有A=(α1,α2,α3,α4)=(3α3-2α4,α2,α3,α4)→(0,α2,α3,α4),可知α2,α3,α4线性无关.
由r(A)=3得r(A*)=1,那么n-r(A*)=3.
综上可知,α2,α3,α4是A*x=0的基础解系.
【答案解析】