这里好冷清,再出两个数学/物理题,活跃一下气氛
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作者:shwan (等级:8 - 融会贯通,发帖:564) 发表:2008-06-20 13:29:23  21楼
第一题你是对的第二题错了。弹簧每个点的速度不一样的,小虫只是相对当时所在速度为1cm/s(注意,不是1m/s).
小虫匀加速?加速度是0.01?那就是51?
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作者:1300cc (等级:3 - 略知一二,发帖:714) 发表:2008-06-21 03:28:25  22楼
speed converge to v1+v2It can be proved (you can check my answers in "第二题:条件足够了"). Ok, I get your meaning. You are trying to discretize the problem using time slice of 1 sec, right? You can use this kind of method, although it makes problem unnecessary complex (remember not to fix the time slice, you should calculate the limit when time slice approach 0). I use this approach as well, of course, for computer programming, and the time slice is usually set to sufficiently small value to get accuracy answer. The cause of the problem is that you set the time slice to 1 sec. During this 1 sec period, the worm moves some not negligible distance already. Using time slice of 1, the worm speed: .01 * ( 1 + 1/n + 1/n*(n-1) + 1/ n*(n-1)*(n-2) ... ) < .01 * ( 1 + 1/n + 1/n + ... ) = .02 I.e. the method itself poses a problematic constraint on the problem. Try set the time slice smaller.
actually
if i assume it will never reach, i can choose the upper limit of speed series as :

0.01,
0.01+0.01/1,
0.01 + (0.01 + 0.01 / 1 ) / 2,
0.01 + ( 0.01 + (0.01 + 0.01 / 1 ) / 2 ) / 3,
...
......
0.01 + ( 0.01 + ( 0.01 + ... + 0.01/1)/2/3 ... ) / n

if i assume it will reach, i can choose the lower limit of speed series as :
0.01,
0.01+0.01/2,
0.01 + (0.01 + 0.01 / 3 ) / 3,
0.01 + ( 0.01 + (0.01 + 0.01 / 2 ) / 3 ) / 4,
...
......
0.01 + ( 0.01 + ( 0.01 + ... + 0.01/2)/3/4 ... ) / n+1
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作者:1300cc (等级:3 - 略知一二,发帖:714) 发表:2008-06-21 03:49:14  23楼 评分:
speed converge to v1+v2It can be proved (you can check my answers in "第二题:条件足够了"). Ok, I get your meaning. You are trying to discretize the problem using time slice of 1 sec, right? You can use this kind of method, although it makes problem unnecessary complex (remember not to fix the time slice, you should calculate the limit when time slice approach 0). I use this approach as well, of course, for computer programming, and the time slice is usually set to sufficiently small value to get accuracy answer. The cause of the problem is that you set the time slice to 1 sec. During this 1 sec period, the worm moves some not negligible distance already. Using time slice of 1, the worm speed: .01 * ( 1 + 1/n + 1/n*(n-1) + 1/ n*(n-1)*(n-2) ... ) < .01 * ( 1 + 1/n + 1/n + ... ) = .02 I.e. the method itself poses a problematic constraint on the problem. Try set the time slice smaller.
i solve the integration wrongly
used solver, it didn't find another root at e^43.
so yes. finally it catched up .

but my data series method should also work
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作者:1300cc (等级:3 - 略知一二,发帖:714) 发表:2008-06-21 03:50:28  24楼
第一题,正方形的话爬了1米,正三角形的话是2/3第二题,我在想,既然小虫相对弹簧的速度恒定是1,是不是时间就是1,距离就是2呢?
cant figure out q1.

hint?
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作者:1300cc (等级:3 - 略知一二,发帖:714) 发表:2008-06-25 00:14:56  25楼
so any hint to Q1?
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作者:1300cc (等级:3 - 略知一二,发帖:714) 发表:2008-07-17 02:07:43  26楼
fianlly got it. only A contribute to the progress between A,B.
it's tricky.
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作者:大树下 (等级:3 - 略知一二,发帖:26) 发表:2008-07-21 11:53:45  27楼 评分:
我的解法-第一题
好久没来了,这段时间太忙了。。。

因为小虫匀速爬行,所以这个问题等效于它们相遇时爬了多少时间。


对正n边形来说,任意两边的夹角为PIx(n-2)/n.

假设每只小虫的速度为v。

方法一:

我们从这n边形的边长上考虑。

初始边长:1
最终边长:0

所有只需要知道小虫在任一边所在方向上的相对速度就可以解决这个问题了。

对AB两只小虫组成边:

小虫A方向为B,所以A在AB边上的速度为v。小虫B方向为C,所以B在AB边上的速度为v x cos(PIx(n-2)/n)

它们的相对速度为 v + v x cos(PIx(n-2)/n)

所以时间t = 1/(v + v x cos(PIx(n-2)/n))

爬行的距离 s = vt = 1/(1+cos(PIx(n-2)/n))。当n为4时,s=1;n为3时,s=2/3等等

方法二:

对任意的n只小虫,因为每只小虫都爬向它的目标,所以任意时刻这n只小虫组成的n边形都比前一时刻组成的n边形小,直到收缩为一点,根据对称性原则,可以知道,这一点为n边形外接圆的圆心(或内切圆的圆心,它们在同一点)。

我们从任一小虫到圆心的长度上考虑。任一小虫的爬行方向跟其与圆心连线的角度固定,一直为两边夹角的一半,即PIx(n-2)/2n。

初始长度:0.5/cos(PIx(n-2)/2n)
最终长度:0

速度:小虫在其与圆心连线上的速度为 v x cos(PIx(n-2)/2n)

所以 时间 t=0.5/cos(PIx(n-2)/2n)/ (v x cos(PIx(n-2)/2n))=1/v(1 + cos(PIx(n-2)/n))

爬行的距离 s = vt = 1/(1+cos(PIx(n-2)/n))

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作者:大树下 (等级:3 - 略知一二,发帖:26) 发表:2008-07-21 13:36:50  28楼 评分:
我的解法-第二题
方法一:

请参照http://v15.huasing.org/sForum/bbs.php?B=116_11039552

先求解小虫在时刻t里弹簧左端的距离s(t)

需要解微积分方程:ds/dt = v1 + s / (L/v2 + t) ---- (1)

我们先看方程ds/dt = s/(L/v2+t) ---- (2)

=> 1/s ds = 1/(L/v2+t) dt => s=k1(L/v2+t), k1为任意常数

方程(1)的解为 s=(f(t)+k1)(L/v2+t), 其中f(t)某待求解的t的函数。代入(1),得 df/dt = v1/(L/v2+t)

=> f(t) = v1 * ln((L/v2+t)/k2) => s(t) = (v1 * ln((L/v2+t)/k2)+k1)(L/v2+t) ---- (3)

因为 s(0)=0,我们可以简化(3)为 s(t) = ln(1+tv2/L)v1(L/v2+t)

时刻t弹簧的长度L_(t) = L + v2 * t

相遇的时候L_(t) = s(t), 可得 t=L/v2 * (e^(v2/v1)-1)

所以相遇时弹簧的长度L_=L*e^(v2/v1),一个挺漂亮的数字,对本题来说L_=e^100


方法二:

换个角度,我们定义长度L__(t)为时刻t小虫离弹簧左端的长度占弹簧此时长度的比例,相应的,v_(t)为时刻t小虫每秒爬过的弹簧比例。

那么v_(t) = v1/L_(t)=v1/(L+v2*t)

因为dL__/dt = v_(t),可得,L__(t) = v1/v2 * ln((L/v2+t)/k),k为任意常数

因为L__(0)=0,所以 L__(t) = v1/v2 * ln(1+tv2/L)

相遇的时候L__(t)=1 => t=L/v2 * (e^(v2/v1)-1)

所以相遇时弹簧的长度L_=L*e^(v2/v1)

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作者:1300cc (等级:3 - 略知一二,发帖:714) 发表:2008-07-22 02:40:25  29楼
老兄你在乱猜是吧1D里面没有曲线。
the trajectory of each worm should be a whirling line. (my guess)
only A contribute to reducing distance between A,B.
so timeToMeet = 1/1 = 1 = 1/2 + 1/2 > PI/4.
hence the traveling trajectory sure break out the northwest cubicle of the big cube.
only a whirling curve meet that condition.
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