用python解决将一个球垂直向上抛,它的高度h与时间t的关系式为h=5t(4-t),画出h的函数图像,求出球达到的最大高度是多少?
时间: 2024-10-20 22:05:41 浏览: 14
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在Python中,我们可以使用matplotlib库来绘制函数图像,以及numpy库来进行数学计算。首先,我们需要计算出最大高度。给定高度公式 \( h = 5t(4 - t) \),这是一个二次函数,其顶点处的高度会是最高的。我们可以利用二次函数的顶点公式 \( h_{max} = \frac{-b}{2a} \) 来找到最大高度,其中对于一般形式 \( ax^2 + bx + c \),\( a = -5 \),\( b = 0 \)(因为 \( 4t \) 和 \( -t^2 \) 的乘积抵消了常数项)。
让我们先计算最大高度:
```python
import numpy as np
# 定义函数
def height_function(t):
return 5 * t * (4 - t)
# 计算最大高度
a = -5
b = 0
h_max = -b / (2 * a)
t_max = -b / (2 * a)
print("球达到的最大高度是:", h_max, "米")
```
接下来,我们将绘制函数图像:
```python
import matplotlib.pyplot as plt
# 创建x轴范围
t_values = np.linspace(0, 4, 100)
# 计算对应的y值
h_values = height_function(t_values)
# 绘制函数图像
plt.plot(t_values, h_values, label='球的高度')
plt.xlabel('时间(t)秒')
plt.ylabel('高度(h)米')
plt.title('球垂直上抛的高度与时间关系')
plt.grid(True)
plt.axvline(x=t_max, color='red', linestyle='--', label='达到最大高度的时间')
plt.axhline(y=h_max, color='green', linestyle='--', label='最大高度')
plt.legend()
plt.show()
```
运行上述代码后,你会得到球垂直上抛的高度与时间关系图,并且看到球达到的最大高度的具体数值。
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