GQACADEMY / 数轴与绝对值

数轴动点:先写位置,再讨论距离

把速度和时间转换为点的位置,统一处理相遇前后的距离,并检验时间是否符合题意。

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动点题真正变化的是什么

运动改变的是点在数轴上的位置。先把位置表达出来,距离、相遇、中点等条件才有落脚点。

约定数轴向右为正方向。一个点从 aa 出发,以每秒 vv 个单位长度向右运动,经过 tt 秒的位置为 a+vta+vt;向左运动则为 a−vta-vt。这里 vv 表示速率,是非负数,方向已经由加减号表示。

遇到“先走几秒”“到某点停下”“折返”等条件,必须先明确每一阶段的起点、方向和时间范围。一个式子不能自动覆盖方向已经改变的全过程。

为什么位置式比记结论更可靠

相遇时,两点的位置相同;相距 dd 时,两点位置之差的绝对值等于 dd。设位置分别为 p(t)p(t)、q(t)q(t),就有

相遇: p(t)=q(t),相距 d: ∣p(t)−q(t)∣=d.\text{相遇: }p(t)=q(t),\qquad \text{相距 }d\text{: }|p(t)-q(t)|=d.

这样写既能处理相遇前,也能处理相遇后,避免只凭“速度和”得到一个答案而漏掉另一个。

例题:同一个距离可能出现两次

点 PP 从表示 −2-2 的点出发,向右每秒运动 22 个单位长度;点 QQ 从表示 1010 的点出发,向左每秒运动 11 个单位长度。两点同时出发,经过彼此后仍按原方向、原速度继续运动。求两点相距 33 个单位长度的时刻。

思路点拨

设经过 tt 秒。先写出两个位置,再列距离方程。题目明确两点相遇后继续运动,所以要同时检查相遇前和相遇后的答案。

完整解析

经过 tt 秒,两点分别表示 −2+2t-2+2t、10−t10-t,其中 t≥0t\ge0。因此

PQ=∣(−2+2t)−(10−t)∣=∣3t−12∣.PQ=|(-2+2t)-(10-t)|=|3t-12|.

由 ∣3t−12∣=3|3t-12|=3,得 3t−12=33t-12=3 或 3t−12=−33t-12=-3,解得 t=5t=5 或 t=3t=3。

当 t=3t=3 时,两点表示 44 和 77;当 t=5t=5 时,两点表示 88 和 55,距离都为 33。两点在 t=4t=4 时相遇,两个答案分别对应相遇前和相遇后。

所以出发后第 33 秒和第 55 秒,两点相距 33 个单位长度。

容易错在哪里

  • 向左运动写成位置增加。方向决定加减,速率只表示快慢。
  • 把“经过 tt 秒”和“第 tt 秒内”混为一谈,时间含义不同。
  • 忽略停止、折返等限制。本题允许相遇后继续走,若题目限定相遇前,t=5t=5 就必须舍去。

算出时间只是中途的一步。最后把时间代回两个位置式,看图上是否真的符合条件,才能把代数答案还原为题目的答案。

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