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请高手解答:昆虫追逐问题3

  小小昆虫,无知无识,但其本能表现出的行为往往含有令人非常之惊叹的数学内容,。。。。 以上是上次提出的问题,虽然问题有了圆满解答(参见: 设平面上在A(1/2,1/2)处有一点♂ (无长度宽度质量,只有方向),沿以下螺线移动(直角坐标(x,y)参数方程为):(参见下图) x(s)=(√2/2)(1-s)cos[π/4+ln(1-s)] y(s)=(√2/2)(1-s)sin[π/4+ln(1-s)] 其中,s从0到1变化,方向为螺线切线方向。
   问:当此点移动到另一端点O(s=1)时,其方向与x轴的夹角是多少?(在数学中讨论此问题) 。

全部回答

2008-06-30

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      解答:   这是一道非常有意思的题目,我在爱问中曾回答过相似问题,在此再进一步谈谈我的一些看法:   如果要把本问题归结为纯数学问题,则问题的实质是数学中怎样认识“无穷”问题。
     学数学到一定程度就会碰到“无穷”概念,但大多人虽然没有深思“无穷”究竟是什么,用也就这么用了。     深入研究“无穷”的人从古至今有两种不同的观点:   潜无穷观点认为:无限永远在延伸着的,是一种变化着成长着被不断产生出来的东西。
  它永远处在构造中,永远完成不了,是潜在的,而不是实在的。   实无穷观点认为:无穷(集合)是一个现实的、完成的“存在着的整体”。     回到本题目,这实际上是考问你是相信“潜无穷”还是相信“实无穷”。
     按潜无穷观点:当此点移动到另一端点(s=1)时,其方向不存在,因为这个过程永远完不成。   按实无穷观点:当此点移动到另一端点(s=1)时,其方向指向任何方向,即与x轴的夹角不是一个值,而是一个集合{α|α∈[0,2π]}。
       我相信实无穷观点的解答,虽然结果是似乎有点不合情理,但更具有数学想象的魅力。 补充说明:   有人会对上述的实无穷结论不理解,说我们在数学分析中学过的,在s=1处导数不存在,所以从数学上说这个结论是不对的。
  之所以有这种想法是对数学认识有误解造成的,数学不是在学校或书本上学到的知识,数学是人类认识世界最本质关系过程中不断完善的知识。  在很久以前,“数学”告诉人们:所有的数都是有理数,无理数是不存在的。
  但现在,有那一个正真学数学的人会认为√2不存在呢?   另一方面,现在学极限时,一般只分析极限存在的情况,对于按通常定义极限不存在的情况,就说它不存在就不管了,没有仔细研究极限不存在的本质原因。
    如果修改通常极限定义,情况又会如何呢?下面举数列和函数极限新(实无穷)定义(其它极限可类似推出): 由数列An定义集合A={a|任给ε,N>0,存在n,满足n>N,|An-a|<ε},当A为单点集合{a}时,lim(n-->∞)An=a,否则 lim(n-->∞)An=A。
     由函数f(x),x0定义集合B={y|任给ε,δ>0,存在x,满足|x-x0|<δ,|f(x)-y|<ε},当B为单点集合{y}时,lim(x-->x0)f(x)=y,否则 lim(x-->x0)f(x)=B。
     当通常定义极限存在时,修改前后算出的结果是相同的。  当通常定义极限不存在时,修改前无法计算,修改后就可以计算出结果了,比如,上面提到的实无穷结论就是按修改后定义计算得出的。
  用修改后定义可以计算经常有争议的极限,如:lim(n-->∞)(-1)^n={1,-1}。   发挥您的想象力,想象一下此点方向移动到另一端点(s=1)时的情形是一件非常美妙的事情。
       最后谢谢楼主出了这么有魅力的题目! 。

2008-07-04

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看不懂哦~。~!

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