侦察机搜索潜艇,设t=0时艇在O点,飞机在A点,OA=6n mile(1n mile=1.852km)。此时艇潜入水中并沿着
飞机不知道的某一方向以直线形式逃去,艇速20n mile/h。飞机以速度40n mile/h按照待定的航线搜索潜艇,当且仅当飞到艇的正上方时才可发现它。
(1)以O为原点建立极坐标系(r,θ),A点位于θ=0的向径上,见下图。分析图中由P,Q,R组成的小三角形,证明在有限时间内飞机一定可以搜索到潜艇的航线,是先从A点沿直线飞到某点P0,再从P0沿一条对数螺线飞行一周,而P0是一个圆周上的任一点。给出对数螺线的表达式,并画出一条航线的示意图。
(2)为了使整条航线是光滑的,直线段应与对数螺线在P0点相切,找出这条光滑的航线。
(3)在所有一定可以发现潜艇的航线中哪一条航线最短,长度是多少?光滑航线的长度又是多少?