猫抓老鼠_趣味数学 - 查字典数学网
数学猫抓老鼠
首页>数学杂谈>趣味数学>猫抓老鼠

猫抓老鼠

2016-10-28 收藏

一只猫紧紧追赶着一只老鼠。 就在猫将要抓住老鼠的时候,老鼠正好跑到一个圆形的池塘旁边,纵身跳入池内,猫抓了个空。猫舍不得这顿即将到口的美餐,于是盯住老鼠,在池边跟着老鼠游泳方向跳动,想等老鼠爬上岸来时抓住它。 请问猫奔跑的速度至少是老鼠游水速度多少倍,猫才能看住老鼠,使得老鼠一上岸,就被猫逮住?假设老鼠和猫都非常聪明,它们可以任意改变运动方向而不影响速度。

难度系数★★★★★

注释:这是一道非常难的题,在IQ出现了至少3次,最早出现是在01年,据说要用高等数学的知识才可解出来。

答案:

本题是需要高等数学求解析解,而且还很不好算。我用matlab算了个数值解.供参考....

老鼠在到了1/x的圈上时,与猫的”距离“最远为:Pai

假设他出这个圈的点为a 圆心为0

但这个时候没有任何理由说老鼠走半径是最优的。

老鼠出圈以后,猫是没道理转追方向的,因为老鼠一出圈,猫就能缩短“距离”小与Pai ,它改方向只会让它从较大交角的那一边追。明显化不来。

出圈以后还有一点是肯定的:老鼠一定是走直线。不管走什么路径,最终到外面圆周上以后,走的距离绝对比圆周上点到出圈点的直线远,这样明显不是最优。

所以我假设老鼠最终在圆周b点出最外面的圆周,设角aob为未知数,算x的最大值 x=MAX(cosα + (cosα - 1 + (∏ + α)^2)^0.5)

MAX为在α可取范围内表达式的最大值

其中α的取值范围为[0,arccos(1/x)] 算出来就是帖子里的那个答案

当然,还需要考虑老鼠出1/x圈以后不能右走回这个圈,所以我在角aob的取值区间上做了限制,保证了这点。

用matlab算出结果:角度取1.1395时有最大值 4.6303。

查看全部
推荐文章
猜你喜欢
附近的人在看
推荐阅读
拓展阅读

分类
  • 级别
  • 年级
  • 类别
  • 版本
  • 上下册
学习阶段
小学
初中
高中
不限
年级
一年级 二年级
三年级 四年级
五年级 六年级
初一 初二
初三 高一
高二 高三
小考 中考
高考
不限
类别
数学教案
数学课件
数学试题
不限
版本
人教版 苏教版
北师版 冀教版
西师版 浙教版
青岛版 北京版
华师大版 湘教版
鲁教版 苏科版
沪教版 新课标A版
新课标B版 上海教育版
部编版
不限
上下册
上册
下册
不限