如图,某森林公园有一直角梯形区域ABCD,其四条边均为道路,AD∥BC,∠ADC=90°,AB=5千米,BC=8千米,CD=3千米.现甲、乙两管理员同时从A地出发匀速前往D地,甲的路线是AD,速度为6千米/小时,乙的路线是ABCD,速度为v千米/小时.
(1) 若甲、乙两管理员到达D的时间相差不超过15分钟,求乙的速度v的取值范围;
(2) 已知对讲机有效通话的最大距离是5千米.若乙先到达D,且乙从A到D的过程中始终能用对讲机与甲保持有效通话,求乙的速度v的取值范围.
如图,某森林公园有一直角梯形区域ABCD,其四条边均为道路,AD∥BC,∠ADC=90°,AB=5千米,BC=8千米,CD=3千米.现甲、乙两管理员同时从A地出发匀速前往D地,甲的路线是AD,速度为6千米/小时,乙的路线是ABCD,速度为v千米/小时.
(1) 若甲、乙两管理员到达D的时间相差不超过15分钟,求乙的速度v的取值范围;
(2) 已知对讲机有效通话的最大距离是5千米.若乙先到达D,且乙从A到D的过程中始终能用对讲机与甲保持有效通话,求乙的速度v的取值范围.
解:(1) 由题意,可得AD=12千米.
由题可知|-
|≤
,(2分)
解得≤v≤
.(4分)
(2) (解法1)经过t小时,甲、乙之间的距离的平方为f(t).
由于先乙到达D地,故<2,即v>8.(6分)
① 当0<vt≤5,即0<t≤时,
f(t)=(6t)2+(vt)2-2×6t×vt×cos∠DAB
=t2.
因为v2-v+36>0,所以当t=
时,f(t)取最大值,
所以×
≤25,解得v≥
.(9分)
② 当5<vt≤13,即<t≤
时,
f(t)=(vt-1-6t)2+9=(v-6) 2+9.
因为v>8,所以<
,(v-6)2>0,
所以当t=时,f(t)取最大值,
所以(v-6) 2+9≤25,解得
≤v≤
.(13分)
③ 当13≤vt≤16, ≤t≤
时,f(t)=(12-6t)2+(16-vt)2,
因为12-6t>0,16-vt>0,所以当f(t)在上递减,所以当t=
时,f(t)取最大值,
≤25,解得
≤v≤
.
因为v>8,所以 8<v≤.(16分)
(解法2)设经过t小时,甲、乙之间的距离的平方为f(t).
由于先乙到达D地,故<2,即v>8.(6分)
以A点为原点,AD为x轴建立直角坐标系,
③ 当13≤vt≤16即
≤t≤
,此时f (t)=(12-6t)2+(16-vt)2.
由①及②知8<v≤,
于是0<12-6t≤12-≤12-
=4,
又0≤16-vt≤3,
所以f (t)=(12-6t)2+(16-vt)2≤42+32=25恒成立.
综上①②③可知8<v≤.(16分)