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rainbow:關於螞蟻爬繩
送交者: rainbow 2009年07月01日07:09:40 於 [茗香茶語] 發送悄悄話

原題

一繩長1M,一螞蟻從繩的一端爬向另一端,速度為每秒1CM,同時,繩子以每秒10CM的速度均勻伸長,問:螞蟻能否達到繩的另一端?如能,需多長時間?如不能,請說明理由。(假設繩子質量無限好,螞蟻壽命無限長)

horried 解法

把繩子兩端連成一個圓形,圓周長每秒將增長10厘米,其半徑的變化率為10/2pi,
螞蟻的爬行可以折射為在水平半徑上前行,螞蟻的速度為1厘米每秒,小於10/2pi,永遠無法轉過360度回到繩子另一端

我覺得還是從解析幾何比較直觀,
假設螞蟻的初始位置在(0, 100/2pi),繩子的另一端的位置在{0, (100+10t)/2pi},
螞蟻在一個半徑不斷變化的圓上爬行,
我現在沒辦法用數學公式把螞蟻的爬行軌跡表達出來,估計如果螞蟻的爬行速度超過10/2pi,螞蟻應該能依次爬到(-X, 0), (0,-Y), (X,0),最後{0, (100+10t)/2pi},但如果螞蟻的爬行速度少於10/2pi,把螞蟻的爬行軌跡應該無法與-X軸相交

那個google出來的解法,我們先不看。看看我們自己能有什麼好玩的辦法。

你這個解析幾何引入的非常好。我按照你的思路走。

初始時,把圓心放在(0,0)位置,與坐標軸的幾個交點依次為(100/2pi,0),(0,-100/2pi),(-100/2pi,0),(0,100/2pi)

假設繩子上的點數是固定的,在繩子均勻增長的時候,我們可以認為是點與點之間的距離均勻加大,所以,每個點與橫軸正方向的夾角保持不變。(仔細想想,還是比較合理的。我們沒有理由相信某些點的夾角變大,某些點的夾角變小,而所有的點夾角同時增大,或者同時減小,也是不可能的),

那麼,在第一秒,初始半徑為100/2pi,假設螞蟻爬過1cm,對應的角度是 x, 那麼

(x/360) * 2 pi * (100/2pi) = 1 => x = 360/100

在第二秒,初始半徑為110/2pi, 假設螞蟻爬過1cm,對應的角度是 x,那麼

(x/360) * 2 pi * (110/2pi) = 1 => x = 360/110

。。。。

依次類推,那麼,螞蟻每爬1cm,對應的角度在逐漸減少,可是,其累加值在逐漸增大。累加值總有一個時刻可以達到360。

 

 

 

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