お母さんが出発してから、時間が1分、2分、...と経ったときの、2人の間の道のりの変化を表に書き、お母さんが何分後にみさきさんに追いつくかを求める問題です。

応用数学速度距離時間方程式追いつく時間比例
2025/3/12

1. 問題の内容

お母さんが出発してから、時間が1分、2分、...と経ったときの、2人の間の道のりの変化を表に書き、お母さんが何分後にみさきさんに追いつくかを求める問題です。

2. 解き方の手順

まず、みさきさんの進んだ道のりと、車の進んだ道のりをそれぞれ時間の関数として表します。
表から、みさきさんの進んだ道のりは、時間に対して比例していることがわかります。1分でどのくらい進むかを求めます。表の1分のときの値を見て、みさきさんは毎分一定の距離を進んでいると仮定します。同様に、車の進んだ道のりも時間に対して比例していると仮定し、1分でどのくらい進むかを求めます。
2人の間の道のりは、みさきさんの進んだ道のりから車の進んだ道のりを引いたものです。
お母さんがみさきさんに追いつくのは、2人の間の道のりが0になるときです。
具体的な数値が読み取れないので、みさきさんの速度を vmv_m [m/分]、車の速度を vcv_c [m/分]とします。
tt 分後の2人の間の道のりを d(t)d(t) とすると、
d(t)=vmtvctd(t) = v_m t - v_c t
お母さんがみさきさんに追いつくのは、d(t)=0d(t) = 0 となる tt を求めることなので、
vmtvct=0v_m t - v_c t = 0
(vmvc)t=0(v_m - v_c) t = 0
vmv_mvcv_c が等しくない限り、t=0t=0 だけが解になります。
問題文の表に値を代入して計算する必要があります。表の値がないと、何分後に追いつくかを具体的に計算できません。表に1分後のみさきさんの進んだ道のりが xx [m]、1分後の車の進んだ道のりが yy [m]と書いてあった場合、みさきさんの速さ vmv_mxx [m/分]、車の速さ vcv_cyy [m/分] となります。
そして tt 分後の2人の間の道のりは d(t)=xtyt=(xy)td(t) = xt - yt = (x-y)t [m]となります。
もしみさきさんが一定の速さで進み、お母さんも出発からの速さが一定だと仮定した場合、問題文から速度を読み取り、xt=ytxt=yt となる tt を求めることで、追いつく時間を計算します。
しかし、画像からでは xxyy の値が読み取れないため、xxyy が与えられた場合、追いつくための時間 ttt=0t = 0 分後、つまり出発直後となります。これは、xxyy が表の値から計算した場合、xx の値が yy より大きくなることはないと考えられるためです。もし x>yx > y となるならば、追いつくことはありません。
もし y>xy > x であれば、d(t)=xtyt=(xy)t=0d(t) = xt - yt = (x - y)t = 0 を解くと、t=0t = 0 となります。

3. 最終的な答え

問題文の表に具体的な数値がないため、「0分後」としか答えられません。
表に1分後のそれぞれの進んだ道のりの長さが記述されていれば、そこから追いつく時間を計算できます。

「応用数学」の関連問題

上り列車と下り列車が走る線路があり、踏切がある。上り列車がA地点に来たとき、浜田君が踏切を渡ろうとして立ち止まった。そのとき、下り列車はC地点から360m手前にいた。 (1) 上り列車がB地点を通過し...

速度距離時間線形方程式移動体列車文章題
2025/4/25

直方体Aに50Nの力を加えたところ、8.0 m/s²の加速度で運動を始めた。重力加速度は10 m/s²とする。直方体Aと水平面との間の動摩擦係数を求める。

運動方程式力学摩擦力加速度物理
2025/4/25

図2に示すように、容積60Lの容器Aとピストン付きの容器Bがコックで連結された装置がある。温度60℃において、コックを閉じた状態で、Aには$4.0 \times 10^5$ PaのメタンCH4を封入し...

気体ボイルの法則化学反応分圧理想気体の状態方程式
2025/4/25

質量 $m$ の小球を時刻 $t=0$ に $y=0$ の位置から初速度 $v_0$ で鉛直上向きに投げ上げる。小球は速度に比例する空気抵抗 $f$ を受け、その比例定数を $b$ とする。 (a) ...

運動方程式微分方程式空気抵抗力学積分
2025/4/25

傾いた平面上で最も急な方向の勾配(傾き)が $1/3$ である。南北方向の勾配を測ったところ $1/5$ であった。東西方向の勾配はいくらかを求める問題。

勾配ベクトル三次元空間
2025/4/25

AからEの5つの物体について、質量と体積が与えられたグラフと、いくつかの物質の密度が与えられた表がある。 (1) A〜Eのうち同じ種類の物質でできていると考えられる組を答える。 (2) AとBの密度を...

密度体積質量グラフ計算
2025/4/25

理想気体の状態方程式 $PV = nRT$ と仕事の定義 $dW = -PdV$ を用いて、仕事量 $W$ の全微分が完全微分であるかどうかを判定する。与えられた式は、体積の微分 $dV$ と仕事の微...

熱力学状態方程式全微分偏微分完全微分
2025/4/25

理想気体の状態方程式 $PV = nRT$ を用いて、$T = \frac{PV}{nR}$ と表される絶対温度 $T$ の全微分が完全微分であることを示す問題です。ここで、$P$は圧力、$V$は体積...

熱力学偏微分全微分状態方程式
2025/4/25

理想気体の状態方程式 $PV = nRT$ を参考にして、絶対温度 $T$ の全微分が完全微分であることを示す問題です。ただし、$n$ は物質量、$R$ は気体定数であり、定数とします。したがって、$...

偏微分完全微分熱力学理想気体の状態方程式
2025/4/25

高さ200mのビルの上に立つ人が、高さ50mの鉄塔を見る。鉄塔の上端をA, 人をB, 鉄塔の下端をCとする。角ABCが最大となるのは、人がビルから何m離れたときか。ただし、人の身長やビル、鉄塔の水平方...

最大化三角関数微分幾何学
2025/4/25