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校田径运动会上,爱动脑筋的小丁注意到一个现象——参加200m决赛的7名同学分别位于不同的跑道上,相邻两个跑道的起跑线的差距大致相等.这是为什么呢?小丁感到迷惑不解:“从内到外,弯道半径不断增大,这样设置起跑线,外跑道上的运动员会不会吃亏呢?”
他向体育老师询问了田径场的有关数据:标准田径场的内周长为400m,其中弯道(最内圈的两个半圆)共是228.08m,两条直道共长171.92m,每条跑道宽1m.
小丁画了一张田径场200m比赛跑道的示意图,并用学到的数学知识进行了计算.
图中S为内圈跑道的起點,200m比赛中,各跑道的直道部分都一样长 ,都是171.92× =85.96(m).
相邻两个弯道(相邻两个同心半圆)的长度(不妨都以内侧半圆的周长计算)之差,就应该是它们起跑线的差距.
最内圈弯道(半圆)的长度为228.08× =114.04(m),则它的半径r1= (m).
第二条跑道的弯道半径r2=( +1)m,它(半圆)的长度为( +1)π=(114.04+π)(m).
第二条跑道与第一条跑道弯道之 差(即起跑线的差 距)为114.04+π-114.04=π(m).
同样可求得第三条跑道的弯道与第二条跑道的弯道之差也是πm.
继续算下去,小丁得到了一个结论:相邻两条跑道的弯道之差都是πm.
这是为什么呢?
小丁将问题一般化:他设任意一条弯道(内侧半圆)的半径为r m,则与它相邻的较大弯道(内侧半圆)的半径为(r+1)m.于是相邻两个弯道(半圆)的长度分别为π(r+1)m,πrm,两者的差距(即相邻两个起跑线的差距)为π(r+1)-πr=πr+π-πr=π(m)
于是,小丁发现相邻两个弯道长度的差是一个与半径无关,只与跑道宽有关的常数.
小丁兴冲冲地向同学们宣布:“外跑道上的运动员不会吃亏!”
注:“本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文。”
他向体育老师询问了田径场的有关数据:标准田径场的内周长为400m,其中弯道(最内圈的两个半圆)共是228.08m,两条直道共长171.92m,每条跑道宽1m.
小丁画了一张田径场200m比赛跑道的示意图,并用学到的数学知识进行了计算.
图中S为内圈跑道的起點,200m比赛中,各跑道的直道部分都一样长 ,都是171.92× =85.96(m).
相邻两个弯道(相邻两个同心半圆)的长度(不妨都以内侧半圆的周长计算)之差,就应该是它们起跑线的差距.
最内圈弯道(半圆)的长度为228.08× =114.04(m),则它的半径r1= (m).
第二条跑道的弯道半径r2=( +1)m,它(半圆)的长度为( +1)π=(114.04+π)(m).
第二条跑道与第一条跑道弯道之 差(即起跑线的差 距)为114.04+π-114.04=π(m).
同样可求得第三条跑道的弯道与第二条跑道的弯道之差也是πm.
继续算下去,小丁得到了一个结论:相邻两条跑道的弯道之差都是πm.
这是为什么呢?
小丁将问题一般化:他设任意一条弯道(内侧半圆)的半径为r m,则与它相邻的较大弯道(内侧半圆)的半径为(r+1)m.于是相邻两个弯道(半圆)的长度分别为π(r+1)m,πrm,两者的差距(即相邻两个起跑线的差距)为π(r+1)-πr=πr+π-πr=π(m)
于是,小丁发现相邻两个弯道长度的差是一个与半径无关,只与跑道宽有关的常数.
小丁兴冲冲地向同学们宣布:“外跑道上的运动员不会吃亏!”
注:“本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文。”