解決済み

ベストアンサー

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時刻 tt におけるAの座標を (x,y)(x,y) とする。

さらにAの速度を

aundefined=(ax,ay)=(dxdt,dydt)\overrightarrow{a} = (a_x, a_y) = \left(\dfrac{dx}{dt}, \dfrac{dy}{dt}\right)

とする。


AはBに向かって進むので、Aの速度の接線方向にBがいる。

さらに時刻 tt におけるBの座標は (,bt)(\ell, bt) であるから、

ayax=dydx=btyx\dfrac{a_y}{a_x} = \dfrac{dy}{dx} = \dfrac{bt - y}{\ell - x}

が成り立つ。


これを変形し、両辺を tt で微分して整理を進めていく。

{x(t)}dydx=bty(t)d2ydx2=b(x)dxdt\{\ell - x(t) \}\dfrac{dy}{dx} = bt - y(t) \\\dfrac{d^2y}{dx^2} = \dfrac{b}{(\ell - x)\dfrac{dx}{dt}}


ここから tt を消去したい。ここで

a2=ax2+ay2a=dxdt1+(dydx)2\begin{aligned}a^2 &= a_x^2 + a_y^2 \\a &= \dfrac{dx}{dt} \sqrt{1 + \left( \dfrac{dy}{dx} \right)^2 }\end{aligned}

であるから、

d2ydx2=b(x)a1+(dydx)2\dfrac{d^2y}{dx^2} = \dfrac{b}{(\ell - x)a}\sqrt{1 + \left( \dfrac{dy}{dx} \right)^2 }

が成り立つ。


あとはこの微分方程式を初期条件 x(0)=0,y(0)=0x(0) = 0, y(0) = 0 を用いて解けば良いと思います。




質問者からのお礼コメント

質問者からのお礼コメント

ありがとうございます。

これだと、高校生には解けないですね...

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