“十一”了,出道问题简单但很难简
先给出一个Va=Vb或Va与Vb相差微小以至于T时间内不会出现同向相遇的情况,此时可用下列方法:
设n次相遇所用的时间为tn,则:
第1次相遇,两人共走了S米,则t1=S/(Va+Vb)
第2次相遇,两人共走了S+2S=3S米,则t2=3S/(Va+Vb)
第3次相遇,两人共走了3S+2S=5S米,则t3=5S/(Va+Vb)
。 。。。。。
第n次相遇,两人共走了(2n-1)S米,则tn=(2n-1)S/(Va+Vb)
则n=(Va+Vb)tn/(2S)+1/2
那么在T分钟内,相遇次数:
n=(Va+Vb)T/(2S)+1/2的整数部分。
(当Va与Vb相差很大(如一个光速,一个...全部
先给出一个Va=Vb或Va与Vb相差微小以至于T时间内不会出现同向相遇的情况,此时可用下列方法:
设n次相遇所用的时间为tn,则:
第1次相遇,两人共走了S米,则t1=S/(Va+Vb)
第2次相遇,两人共走了S+2S=3S米,则t2=3S/(Va+Vb)
第3次相遇,两人共走了3S+2S=5S米,则t3=5S/(Va+Vb)
。
。。。。。
第n次相遇,两人共走了(2n-1)S米,则tn=(2n-1)S/(Va+Vb)
则n=(Va+Vb)tn/(2S)+1/2
那么在T分钟内,相遇次数:
n=(Va+Vb)T/(2S)+1/2的整数部分。
(当Va与Vb相差很大(如一个光速,一个蜗牛速度)时,将会出现更多的同向运动相遇情况,上法不适用,正在考虑如何建模。。。)
现构造这样一个模型:
以AB为直径做一个圆,以圆心为原点,AB所在直线为x轴做直角坐标系XOY,取A在左边,B在右边,假设a、b两人在圆弧上逆时针方向行走,这样当两人在某一时间所在位置的x坐标相等时,即为相遇,则:
圆的周长=2S,半径=S/pi
取开始运动时间t0=0
a、b两人的初始角位移:a0=pi,b0=0
a、b两人的初始x坐标:xa0=-S/pi,xb0=S/pi
a、b两人的线速度:Va、Vb,不失一般性,设Va>=Vb
a、b两人的角位移:a=pi+Va*t/(S/pi)=pi+Va*t*pi/S,b=Vb*t/(S/pi)=Vb*t*pi/S
a、b两人的x坐标:xa=(S/pi)*cosa,xb=(S/pi)*cosb
相遇条件:xa-xb=0,则:
(S/pi)*cosa-(S/pi)*cosb=0
cosa-cosb=0
-2sin((a+b)/2)sin((a-b)/2)=0
则:a+b=2k1*pi 或a-b=2k2*pi (k1、k2均为自然数)
pi+Va*t*pi/S+Vb*t*pi/S=2k1*pi 或pi+Va*t*pi/S-Vb*t*pi/S=2k2*pi
故k1=(Va+Vb)*t/(2S)+1/2
k2=(Va-Vb)*t/(2S)+1/2 (Va>=Vb)
则对于某确定时间T分钟:
k1(T)=【(Va+Vb)*T/(2S)+1/2】 (【】表示括号中数的整数部分,下同);
k2(T)=【(Va-Vb)*T/(2S)+1/2】;
总相遇次数k(T)=k1(T)+k2(T)。
(题中k1代表逆向相遇次数,k2代表同向相遇次数。显然Va=Vb时,k2=0)
上述的计算中,当同向相遇与逆向相遇同时发生时,被各自算做了1次,共算了2次,如要从中剔除1次,则方法如下:
同向相遇与逆向相遇同时发生的情形:
a+b=2k1*pi且a-b=2k2*pi (k1、k2代表出现次数)
则a=(k1+k2)pi=ka*pi, b=(k1-k2)pi=kb*pi,即发生在A、B两端点的相遇。
a、b两人经过A、B两端点的时间分别为:
A点:tAa=(2kAa-2)*S/Va, tAb=S/Vb+(kAb-1)*2S/Vb=(2kAb-1)*S/Vb
B点:tBa=(2kBa-1)*S/Va, tBb=(2kBb-2)*S/Vb
(kAa、kAb、kBa、kBb分别为a、b两人经过A、B的次数)
在A点相遇时:tAa=tAb, (2kAa-2)*S/Va=(2kAb-1)*S/Vb
则(2kAa-2):(2kAb-1)=Va:Vb=p:q (p、q均为正整数,q与p互质或=1) (按题意Va、Vb应为有理数,可以找到p、q)
因(2kAa-2)为偶数,(2kAb-1)为奇数,故必须p=2*p1 (p1为正整数),否则不会出现在A点相遇的情况,若p=2*p1,则第一次在A点相遇时:
(2kAa1-2)=p, tAa1=p*S/Va
与第一次不同,从第二次开始,每次相遇都是在同一点出发,再相遇到同一点,则每次相遇间隔时间:
△tAa=△kAa*2S/Va, △tAb=△kAb*2S/Vb (△kAa、△kAb为上次相遇后所走的来回次数)
相遇条件:△tAa=△tAb, △kAa*2S/Va=△kAb*2S/Vb
则:△kAa:△kAb=Va:Vb=p:q
则第一次相遇后的每次相遇间隔次数△kAa=p,间隔时间△tAa=2p*S/Va
则T分钟内在A点相遇的次数为:k3A(T)=【(T-tAa1)/△tAa+1】=【T*Va/(2p*S)+1/2】
在B点相遇时:tBa=tBb, (2kBa-1)*S/Va=(2kBb-2)*S/Vb
则:(2kBa-1):(2kBb-2)=Va:Vb=p:q (p、q均为正整数,q与p互质或=1)
同理,此时要求:q=2*q1 (q1为正整数),否则不会出现在B点相遇的情况,若q=2*q1,则第一次在B点相遇时:
2kBa1-1=p, tBa1=p*S/Va
第一次以后的相遇情况同上讨论的A点情况一样:△tBa=2p*S/Va
则T分钟内在B点相遇的次数为:k3B(T)=【(T-tBa1)/△tBa)+1】=【(T*Va/(2p*S)+1/2】
因此,对于Va:Vb=p:q (p与q为互质正整数或q=1):
当p不=2*p1且q不=2*q1时,T分钟内同时发生同向相遇与逆向相遇的次数为:k3(T)=0
否则(即p=2*p1或q=2*q1),k3(T)=【(T*Va/(2p*S)+1/2】
上述两种情况可以理解为((p+q) mod2)=0或1 ((p+q) mod2:为p+q的值除以2的余数),则k3(T)=【(T*Va/(2p*S)+1/2】*((p+q) mod2)
则总相遇次数:
k(T)=k1(T)+k2(T)-k3(T)
=【(Va+Vb)*T/(2S)+1/2】+【(Va-Vb)*T/(2S)+1/2】-【(T*Va/(2p*S)+1/2】*((p+q) mod2)
(Va>=Vb,Va:Vb=p:q, p与q为互质正整数或q=1)
。
收起