第二十一届北京高中数学知识应用竞赛初赛试题及参考解答
2018-07-13
一、(满分20分)有一根长1米且弹性能充分满足要求的绳子,在绳子的一端有一个小虫(虫子本身的长度忽略不计).现在小虫沿着绳子爬行1厘米,停下来.我们把绳子拉长1米(此时绳长为2米),然后小虫再爬行1厘米.我们再把绳子拉长1米(此时绳长为3米),小虫接着又爬行1厘米.依次下去,绳子每拉长1米,小虫就再爬行1厘米.请问:小虫能爬到绳子的另一端吗?请对你的答案说明理由.



当k大于等于200时,上式大于100.

二、(满分20分)利用人造地球卫星实时定位地面上物体(例如行驶的汽车)位置的全球定位系统(GPS)如今已经家喻户晓.这个系统由24颗高轨道卫星组成,它们相对于地面是静止的.汽车为了确定自己的位置,需要同时联系系统中的三颗卫星接受信号.当汽车与一颗卫星联系时,接收器从信号往返的时间精确地确定出汽车与这个卫星之间的距离r,例如r=22530km,它表明汽车位于以该卫星为中心,半径为22530km 的球面上.若汽车与另外两颗卫星的距离分别为27358km和 25794km,则汽车的位置应该是这三个球面的交点.而三个球面有两个交点,但其中一个交点与地球的距离很远,不难区别哪一个点是所要的答案.
假设汽车在地球上的位置由坐标 (x,y,z) 来描述,三颗卫星在该坐标系上的位置为(ai,bi,ci), (i=1,2,3 ),它们是已知的.则以这三颗卫星为心,三个距离为半径的球面就可以表示为
(x-a1)2+(y-b1)2+(z-c1)2=r12
(1)
(x-a2)2+(y-b2)2+(z-c2)2=r22
(2)
(x-a3)2+(y-b3)2+(z-c3)2=r32
(3)
对这三个关于(x,y,z) 的联立方程求解就可以确定汽车的位置.
直接求解这个三元二次方程组复杂且耗时,对实时定位……
