設投手投球位置為點 $P$,擊中點為 $K$,鴿子在投球那一剎那的位置為點 $B$。
1. 計算球飛行到擊中點的時間:
已知球的速度為 $v_1 = 120\text{ m/s}$,擊中點距離投手 $16\text{ m}$,即 $\overline{PK} = 16\text{ m}$。
球從離手到擊中點所需的時間 $t$ 為:
$$t = \dfrac{16}{120} = \dfrac{2}{15}\text{ 秒}$$
2. 計算鴿子飛行的距離:
鴿子以速度 $v_2 = 50\text{ m/s}$ 與球路徑垂直方向等速飛行,在此時間 $t$ 內飛行的距離 $\overline{KB}$ 為:
$$\overline{KB} = 50 \times t = 50 \times \dfrac{2}{15} = \dfrac{20}{3}\text{ 公尺}$$
3. 利用畢氏定理求距離:
因為鴿子的飛行方向垂直於球的飛行路徑,故 $\triangle PBK$ 是一個以 $\angle PKB = 90^\circ$ 的直角三角形。
在投球那一剎那,鴿子(在 $B$ 點)離投手(在 $P$ 點)的距離為斜邊 $\overline{BP}$:
$$\overline{BP} = \sqrt{\overline{PK}^2 + \overline{KB}^2} = \sqrt{16^2 + \left(\dfrac{20}{3}\right)^2} = \sqrt{256 + \dfrac{400}{9}} = \sqrt{\dfrac{2704}{9}} = \dfrac{52}{3} \approx 17.33\text{ 公尺}$$
4. 四捨五入:
將 $17.33$ 四捨五入至整數,得 $17$ 公尺。
故所求距離為 $17$ 公尺。
另解
由圖可知,$\triangle PBK$ 的三邊比例為
$$\dfrac{\overline{KP}}{120}=\dfrac{\overline{KB}}{50}=\dfrac{\overline{BP}}{130}$$
因為 $\overline{KP}=16$,所以
$$\dfrac{16}{120}=\dfrac{\overline{BP}}{130}$$
解得
$$\overline{BP}=\dfrac{52}{3}\approx 17.33$$
四捨五入後仍得 $17$ 公尺。
解答圖:球、鴿子與投手位置關係