球从某给定高度自由落下,触地后反弹到原高度的一半,再落下,再反弹,……,如此反复。问皮球在第n次落地时,在空中一共经过多少距离?第n次反弹的高度是多少?
时间: 2023-05-01 18:05:52 浏览: 138
这是一个物理问题,球从某个给定高度自由落下,触地后反弹到原高度的一半,再落下,反弹……如此循环。问第n次落地时,在空中一共经过多少距离?第n次反弹的高度是多少?
答案中文如下:
第n次落地时,在空中经过的距离为:总路程 = 2 * 高度 + 2 * 0.5 * 高度 + ... + 2 * (0.5)^n-1 * 高度 (前n-1次反弹,高度依次为原高度的一半),即总路程 = 2 * 高度 * (1 + 1/2 + ... + (1/2)^(n-1)),公比为1/2,故总路程 = 2 * 高度 * (1 - (1/2)^n)。
第n次反弹的高度为:反弹高度 = 原高度 * (0.5)^(n)。
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皮球从某给定高度自由落下,触地后反弹到原高度的一半,再落下,再反弹,……,如此反复。问皮球在第n次落地时,在空中一共经过多少距离?第n次反弹的高度是多少
### 回答1:
皮球从给定高度自由落下后,第一次落地时经过的距离为s1=2h,第一次反弹的高度为h/2。第二次落地时,皮球从h/2的高度自由落下,经过的距离为s2=2(h/2)+2(h/2) = 2h,第二次反弹的高度为(h/2)/2 = h/4。以此类推,第n次落地时,皮球经过的距离为sn=2h+2(h/2)+2(h/4)+...+2(h/2^(n-1)),第n次反弹的高度为h/2^(n)。
化简sn可得:sn=2h(1-1/2^n)/(1-1/2) = 2h(1-1/2^n),第n次反弹的高度为h/2^n。
因此,皮球在第n次落地时,在空中一共经过的距离为2h(1-1/2^n),第n次反弹的高度为h/2^n。
### 回答2:
皮球自由落下,反弹到原高度的一半,再落下,再反弹,不断循环。这是一个反复过程,以n表示落地的次数。可以将这个问题分解成每次落下和反弹的过程分别统计。
在一个完整的循环中,皮球从高度h自由落下,再弹起,每一次弹起高度都是下落高度的一半,即h/2。所以第一次落地后,皮球在空中经过的距离为h+h/2=3/2h。第一次弹起后,球的高度为h/2。
接下来,皮球从高度h/2自由落下,再弹起,每一次弹起高度都是下落高度的一半,即h/4。所以第二次落地后,皮球在空中经过的距离为h/2+h/4+h/2=5/4h。第二次弹起后,球的高度为h/4。
通过以上方法,我们可以得出第n次落地时,在空中一共经过的距离为h(1+1/2+…+1/2^(n-1)+(1/2)^(n-1))=2h(1-(1/2)^n)。第n次反弹的高度为h/2^n。
因此,当球在一个高度为h的建筑物上自由落下n次,并在达到地面后反弹回到原来的高度的一半时,在空中一共经过了2h(1-(1/2)^n)的距离。第n次反弹的高度为h/2^n。
### 回答3:
皮球从某给定高度自由落下,假设初始高度为H。第一次落地后,反弹到原高度的一半,即高度为H/2。第二次落地后,反弹到高度为H/2的一半,即高度为H/4。以此类推,第n次反弹的高度为H/(2^(n-1))。
现在我们来推导皮球在第n次落地时,在空中一共经过多少距离。我们可以先算出皮球在第n次落地前的总运动距离S,再减去反弹的高度,就可以得到皮球在第n次落地时,在空中一共经过的距离。
第一次落地前,皮球下落的距离为H,上升的距离为H/2,所以第一次落地前的总运动距离为S1=H+H/2=3H/2。
第二次落地前,皮球下落的距离为H/2,上升的距离为H/4,所以第二次落地前的总运动距离为S2=H/2+H/4+H/2=5H/4。
以此类推,第n次落地前的总运动距离为Sn=H+H/2+H/4+...+H/(2^(n-1))。
用等比数列的公式求和,Sn=H(2-1/2^(n-1))。
第n次落地时,在空中一共经过的距离为Sn-(H/(2^(n-1)))=H(2-1/2^(n-1))-H/(2^(n-1))=H(2-1/2^n)。
综上所述,在第n次落地时,在空中一共经过的距离为H(2-1/2^n),第n次反弹的高度为H/(2^(n-1))。
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