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假期就要结束了,来到数学玩玩?

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一个半径为R的圆形水池,圆心有一直老鼠,水池边有只猫。猫不会游泳,在岸上也跑不过老鼠,但是它跑步的线速度是老鼠游泳的线速度的k倍。求老鼠恰好能逃脱或者恰好不能逃脱的k值。


1楼2014-10-06 10:54回复
    没人。这次不坑了,有答案。


    IP属地:湖南2楼2014-10-06 11:18
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      2025-11-03 22:42:21
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      跑半径上岸?跑螺旋线就跪了……


      IP属地:北京来自Android客户端3楼2014-10-06 11:25
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        为什么是螺旋


        IP属地:广东来自Android客户端4楼2014-10-06 23:07
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          怒求楼主贴答案高三狗扑街……


          IP属地:北京来自Android客户端5楼2014-10-06 23:47
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            按题目意思,老鼠平行切线的分速度应该略小于猫的速度。


            来自Android客户端6楼2014-10-06 23:55
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              猫有多聪明?猫的策略是什么?


              来自Android客户端7楼2014-10-07 00:02
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                感觉很熟悉啊


                8楼2014-10-07 00:14
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                  2025-11-03 22:36:21
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                  如果老鼠游直线不就成π了么


                  来自iPhone客户端10楼2014-10-07 01:21
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                    好熟悉的感觉。但我不会做


                    来自Android客户端11楼2014-10-07 09:54
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                      sorry。我只是知道答案而已,但是并不会做。


                      12楼2014-10-07 11:48
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                        假设老鼠的坐标是(r,a),猫的坐标是b,猫的最佳策略是沿着劣弧追,设弧度为c,c<=pi(如果差pi,任意。这里不妨设为逆时针),这个貌似是显然的。
                        而老鼠的最佳策略我想下,应该是这样的,不过没有证明。
                        首先假设老鼠的切向角速度为w,法向速度为v。(wr)^2+v^2=1。
                        1.r严格单调增加,即v>0。
                        2.w与猫同向。
                        3.任意时刻,到池边的期望时间尽可能比角速度追及的时间短。保证(R-r)/v-c/(k/R-w)为最小值。
                        不过这个结论貌似也比较显然。
                        根据3,在r<R/k时,(k/R-w)可以等于0,期望时间无穷大。考虑的初始条件为c=pi。所以在r<R/k时,猫的轨迹应该是一直沿着逆时针跑。而老鼠时刻保持他的角速度w=k/R。直到游到r=R/k处。


                        13楼2014-10-07 12:04
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                          假设圆心角为x。r=R/k。老鼠的时间是sqrt(R^2+r^2-2rRcosx)/1=Rsqrt(k^2+1-2kcosx)/k。
                          猫的时间是(pi+x)R/k
                          最佳x的选择是已知k,求f(x)=k^2+1-2kcosx-(pi+x)^2的极小值。
                          考虑到原则1。0<x<arccos(1/k)
                          f*(x)=2ksinx-2pi-2x。
                          然后问题来了f*(x)=0的解在x定义域内是否有解是个大问题…………。
                          这里我只能推测它无解了。极值取在边界值上。对比了下,跑切线方向比法向方向好。所x=arccos(1/k)
                          在此基础上,f(x)=0(未知数为k)又是个超越方程………………
                          数值解大约是k=4.60333


                          15楼2014-10-07 12:29
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                            据我询问的结果,我的答案是对的。
                            不过做法,呵呵。有待补充。求把那些显然和猜想都扔掉。


                            16楼2014-10-07 12:30
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                              2025-11-03 22:30:21
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                              另求编程求轨迹。
                              以及时间t(R,k的函数)


                              17楼2014-10-07 12:37
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