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魔鬼如何在最短时间内抓住天使? 第1页

  

user avatar   Huxley-84-43 网友的相关建议: 
      

估算一个上界。思路是每一轮都寻求一条最短线段,将当前包含天使的多边形,按面积等分成两个新的子多边形。再假设天使的运气足够好,每次都瞬移到等分效率较低的子多边形。

直观看出,取平行于正三角形一条边的线段来等分其面积,等分效率最高。令此线段长度 ,三角形边长 ,则:

这样,初始正三角形被分成一个新的小正三角形和一个等腰梯形,易见等腰梯形的等分效率远高于新的小正三角形,于是根据假设,天使将瞬移到新的小正三角形当中。如此循环,至于无穷,天使将被锁定在初始正三角形的一个顶点。计算魔鬼走过的耗时路程:

记魔鬼速度 ,则捉住天使的时间:

这个题目如此离散,不借助于数值离散优化不易得到全局最优解,建议大家来改进这个上界吧。


按照 @yyx 说的圆弧线等分正三角形以及后续的扇形,上界可以改进为:


user avatar   ni-shi-xiao-she-pi 网友的相关建议: 
      

先生这是为您特制的三杯漩涡,请问您要中杯、大杯还是超大杯?

从图中可以看出来,的确漩涡的宽度会向底部逐渐变窄。

So TM why ?

因为离心力重力一起参与了水压的形成啊。下面的分析有一些公式,但只有初中难度,经过我通俗的解释就只有小学难度了哦。

另外漩涡的形成或是由于自然的科里奥利力,或是因为强制液体旋转,总之都是让它有了一个角速度 omega ,我们这里只讨论漩涡的形状

初中我们就学过水压的公式: p= ho gh

这个公式告诉我们,其实水压是水的重力( g )沿着深度往下( h )积累的结果

如果水是静止不动的,那么从水面开始,垂直向下重力一层一层累积就形成了某一个深度的水压。

举个例子,就好比十个人“多人运动”,一个人趴在另一个人身上,这样堆十层,那么最高处的那个人肯定最轻松(摔下来另说),最底层的那人就是在用生命运动啊,泪目。

理解水压是怎么形成的之后,我们看看加上离心力会产生什么结果。

我们假设水杯里某一点的深度是 h ,离漩涡中心轴的距离是 r ,漩涡旋转的角速度是 omega

那么在 left( r,h ight) 这个点上的水,它要受到向下的重力 g 和远离漩涡中心方向的离心力 romega^{2}

那么这点的压力就要加上离心力了:

p= ho gh+frac{1}{2} ho (romega^{2})r

细心的同学可能发现了,你离心力的那一项凭什么多一个二分之一啊?

因为实际上的压力“积累”过程是在数学上是一个积分的过程,本来的重力和离心力的“积累”是这样的,具体的推导参考欧拉静平衡方程

dp= holeft( romega^{2} dr+gdh ight)

得到加上离心力的压力公式之后我们再考虑一下,漩涡的表面有什么特点呢?

很明显,压力相等吧,也就是说液面是一个等压面,我们设定液面压力是 p_{0} (实际上等于大气压)。

所以就有: p_0= ho gh+frac{1}{2} ho (romega^{2})r

我们把深度 h 写到方程的左边:

h=-frac{omega^{2}}{2g}r^{2}+frac{p_0}{ ho g}

这不就是一个抛物线吗!!!自变量是 r ,因变量是 h ,二次项系数是 -frac{omega^{2}}{2g} ,常数项是 frac{p_0}{ ho g}

逐渐变窄,原来就是往抛物线的顶点走!!!Amazing!!!


突然想到一个小问题就留给大家思考啦:

假如我们在水杯底部的正中心开了一个孔,水在漏出的过程中满足角动量守恒(即 r^{2}omega 恒定),那么液面形状会发生什么变化?

(说得这么通俗易懂给个左下角好不好,给您嘤嘤嘤了)




  

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