再大概说一下该策略为什么是最佳的吧。
首先假设老鼠在OA>1/x之后不会往回游,即在A点速度向量和AO夹角总是大于等于π/2。则任给一个这样的游法,设老鼠的轨迹为c,则可以选c上的点A0,A1,...,An,其中A0为OA0=1/x的起始点,An为在圆上的终点,使得∠OAiAi+1>=π/2,这样,猫的路线不变,而老鼠路线变短了,所以老鼠的路线必为一条折线。又若∠OAiAi+1>π/2,则可以选择Ai'在Ai-1Ai上使得∠OAi'Ai+1=π/2,是一个更好的策略,所以老鼠的路线必为一条折线,OA0,A1,...,An,且∠OAiAi+1=π/2。
然后考虑从A0到A2的两个策略:1. A0A1A2折线段;2. 过A2做小圆O(圆心为O,半径1/x)的切线,切点为A',从A0沿着小圆O游到A’(这时猫和老鼠的圆心角速度相等,所以在A'时∠BOA=π),再从A'直线游到A2。
可以看出,第二个策略等价于从A0点不拐弯的游,所以只要证第二个策略比第一个策略好,就可以证明我之前说的策略是最佳策略。
假设∠A1OA0=a,∠A2OA1=b,则第一个策略路线长:1/x*tana+1/x*(1/cosa)*tanb。令c=arccos[(1/x)/(1/x*(1/cosa)*(1/cosb))]=arccos(cosa*cosb),则第二个策略路线路线长:1/x*tanc+1/x*(a+b-c),即要证:
tana+tanb/cosa>=tanc+a+b-c,其中cosc=cosacosb,且a,b<π/2
上述不等式我没有证过,我只是相信它成立。如果lz想知道,可以去问梦姐