Question

如圖，摩天輪的半徑為50 m，點O距地面的高度為60 m，摩天輪做勻速轉動，每3 min轉一圈，摩天輪上點P的起始位置在最低點處.

（1）試確定在時刻t（min）時點P距離地面的高度；
（2）在摩天輪轉動的一圈內，有多長時間點P距離地面超過85 m?

Answer 1

(1) y＝60－50cost (t≥0) (2) 在摩天輪轉動的一圈內，點P距離地面超過85 m的時間有1分鐘.

試題分析：（1）解：設點P離地面的距離為y，則可令 y＝Asin(ωt＋φ)＋b.
由題設可知A＝50，b＝60.                                           2分
又T＝＝3，所以ω＝，從而y＝50sin(t＋φ)＋60.                  4分
再由題設知t＝0時y＝10，代入y＝50sin(t＋φ)＋60，得sinφ＝－1，從而φ＝－.
6分
因此，y＝60－50cost (t≥0).                                       8分
（2）要使點P距離地面超過85 m，則有y＝60－50cost＞85，即cost＜－.
10分
于是由三角函數基本性質推得＜t＜，即1＜t＜2.                 12分
所以，在摩天輪轉動的一圈內，點P距離地面超過85 m的時間有1分鐘. 
14分
點評：解決的關鍵是利用摩天輪的轉動有周期性，以及點的坐標的表示來得到解析式，屬于基礎題。