万精油微博 22-11-13 00:38

昨天转了一道@科普君XueShu雪树 的趣味数学题目。因为喜欢那个图,题目也很自然。我说这个题目如果心算的话,一分钟不够,不能归类于我常说的那些一分钟题目。煮咖啡的时间够了,所以叫煮咖啡题目。没想到题目发出来以后,争议很大。有人说只要10秒,有人说无解。绝大部分争议都是因为定义不清楚,所以,单独开一贴来解释一下。

1. 如果把这个题目当一个几何题,沿横坐标等于2处垂直拉下来到圆周(两段价角为直角),那么问题就很简单。直角三角形的长边高度是2×8的平方根,等于4,x = 7-4=3。10秒钟确实够了,一分钟题目都不够格。

2. 如果把这个题目当一个物理题,要求从横坐标等于2处拉下来的橡皮筋各处均匀受力。这样拉到圆周(两段价角为直角)时,横坐标已经不是2,上面的解法就不灵了。不过,均匀拉伸就是说有一个同样的拉伸系数,用勾股定理可以解出这个拉伸系数。

(2k)^2+(8k)^2=100 ---> k = 5/√17

直角三角形的长边高度是

(2k)×(8k)/10, 等于40/17 ---> x = 7-40/17=79/17。

这就是我说的煮咖啡题目的答案。这个过程如果写下来或许一分钟可以,但如果同时操作煮咖啡的时候在大脑里算,一分钟应该不够,所以叫煮咖啡题目。

本来以为问题圆满解决,没想到有仔细的网友@横越时间海 评论说,“两侧均匀拉伸”跟“向下”拉伸是不兼容的。均匀拉伸形成直角的时候,根据胡克定律的合力矢量并不向正上方。这个问题就变复杂了。所以有第三个解。

3. 真正的物理题。假设在横坐标等于2处固定吊一个砝码,不断加码直到两个橡皮筋价角为直角,求顶点离地面的高度。砝码的重力永远指向下方,因为砝码靠近左面,短的那节橡皮筋会受力多一些,拉伸系数会比右面那节长的橡皮筋大一些。如果严格列出方程,最后会得出一个一元四次方程。不能心算,笔算也不行。我到WalphramAlpha 去算了一下,最后的解是 x=3.1555 . 包括列方程在内,我的解法需要一页纸,这里就不贴了。有兴趣的朋友可以自己解一下,很有趣。如果有人写出解法,我可以帮忙转发。如果一周后没有人贴解法,我再把我的解法贴出来。

顺便说一句,前面2 列出的那个均匀受力在物理上也是可以实现的,只是不能向下拉,而是应该沿着离心的放心拉,拉到圆周时可以确保各方受力均匀。

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