ボールは12フィートの高さからまっすぐに落とされます。地面にぶつかると、落下した距離の1/3の距離で跳ね返ります。ボールが静止するまでに、ボールはどのくらい遠くまで(上方向と下方向に)移動しますか。

ボールは12フィートの高さからまっすぐに落とされます。地面にぶつかると、落下した距離の1/3の距離で跳ね返ります。ボールが静止するまでに、ボールはどのくらい遠くまで(上方向と下方向に)移動しますか。
Anonim

回答:

ボールは24フィート移動します。

説明:

この問題は無限級数を考慮する必要があります。ボールの実際の振る舞いを考えます。

最初にボールは12フィート落ちます。

次にボールが跳ね上がります #12/3 = 4#

ボールはそれから4フィート落ちます。

ボールが連続してバウンスするたびにボールは移動します

#2 * 12 /(3 ^ n)= 24/3 ^ n# 足、どこ #n# バウンス数

したがって、ボールがから始まると想像すると #n = 0#それでは、幾何学的系列から答えを得ることができます。

#sum_(n = 0)^貧弱な24/3 ^ n - 12#

に注意してください #-12# 補正項、これはから始めれば #n = 0# 私達は12フィートアップと12フィートダウンの0回目のバウンスを数えています。実際には、ボールは空中で開始するため、その半分しか移動しません。

合計を単純化すると、次のようになります。

#24sum_(n = 0)^ 1/3 ^ n - 12#

これは単なる幾何学的級数であり、次の規則に従います。

#lim_(n - > infty)sum_(i = 0)^ n r ^ i = 1 /(1 - r)#

限り #| r | <1#

これは、私たちの問題に対する簡単な解決策をもたらします。

#24sum_(n = 0)^ 1/3 ^ n - 12 = 24 * 1 /(1-1 / 3) - 12#

# = 24*1/(2/3) - 12 = 24*3/2 -12 #

#= 36 - 12 = 24#