第二题:条件足够了或者我应该制定的更严谨点:
一条长为L=1m的弹簧,一只小虫位于弹簧的左端端,小虫以v1=1cm/s的速度向弹簧右端爬,同时弹簧以v2=1m/s的速度向右拉伸(左端固定),问小虫能否爬到弹簧的又端,如果能,这个时候弹簧有多长?(注:小虫的长度为0,不老不死,上题也是,弹簧可以无限拉伸)
解答:
在时刻t,弹簧的长度为: L_ = L + v2 * t
弹簧上不同点的伸缩速度不一样,对某一个离弹簧左端距离为s的点来说,该点的伸缩速度为: v_ = (s / L_) * v2.
小虫的速度为v1,这是相对它当时所在的弹簧的那个点来说。所以,相对地面,小虫的速度为: v = v1 + v_。v_为当时小虫所在点的伸缩速度。
假设此时小虫离弹簧左端距离为s。那么相对地面,小虫的速度为
v = v1 + (s / (L + v2 * t)) * v2
其中s为v对时间的积分,或者说v是s对时间的微分: v = ds/dt.
即:
ds/dt = v1 + s / (L/v2 + t)
这是一个经典的微积分方程,稍微复杂了点,不过相信对很多同学来说没什么难度。求出s之后,让s = L_即可求出t与此时的L_。
实际上,换一个角度,这个问题还有另外一个简单很多的解决方法(不需要解微积分方程),几天后我会公布,兄弟们可以先思考一下。
think in a 2nd way
worm speed is < the series of : .01 * ( 1 + 1/n + 1/n*(n-1) + 1/ n*(n-1)*(n-2) ... )
sum : .01 * ( n + 1+1/2 + 1/3 ... + 1/2 + 1/6 + 1/12 ... + 1/6+1/24+1/60 ... ... )
< .01 * ( n + ln(n) + (1-1/n) + (1-1/n)/3 + (1-1/n)/4 ... )
< .01 * ( n + ln(n) + (1-1/n) * ln(n) )
< n
unless worm speed > 1. else will never catch up.
sum : .01 * ( n + 1+1/2 + 1/3 ... + 1/2 + 1/6 + 1/12 ... + 1/6+1/24+1/60 ... ... )
< .01 * ( n + ln(n) + (1-1/n) + (1-1/n)/3 + (1-1/n)/4 ... )
< .01 * ( n + ln(n) + (1-1/n) * ln(n) )
< n
unless worm speed > 1. else will never catch up.