Чистая математика, физика, логика (braingames.ru): задачки для мозгов, не связанные с торговлей - страница 156

 
и кстати, нужно указать растояние до изменения времени или после? Как-то сложновато измерить расстояние, когда спрашивается процесс "когда это расстояние изменяется наиболее быстро".
 
lazarev-d-m:
и кстати, нужно указать растояние до изменения времени или после? Как-то сложновато измерить расстояние, когда спрашивается процесс "когда это расстояние изменяется наиболее быстро".

Считаем, что стрелки движутся непрерывно, без рывков. Это самое логичное предположение.

Как-то у меня без производных не получается.

 

Похоже, и правда непростая. Интуитивно кажется, что это точка, в которой они накладываются друг на друга. (Еще вариант - когда они смотрят в противоположные стороны.) Но это совсем не очевидно.

Считаем, что стрелки движутся против часовой от некой нулевой точки, в которой вначале они совпадали по направлению.

Часовая: z1 = 36*exp(i*t) = 36*cos(t) + i*36*sin(t)

Минутная: z2 = 45*exp(i*12*t) = 45*cos(12*t) + i*45*sin(12*t)

Расстояние между концами (точнее, его квадрат): L^2 = (36*cos(t) - 45*cos(12*t))^2 + (36*sin(t) - 45*sin(12*t))^2 =

= 36^2 + 45^2 - 2*36*45*(cos(t)*cos(12*t) + sin(t)*sin(12*t)) =

= 36^2 + 45^2 - 2*36*45*cos(11*t) = 3321 - 3240*cos(11*t)

Значит, L = (3321 - 3240*cos(11*t))^0.5. (***)

L' = 0.5*(3321 - 3240*cos(11*t))^(-0.5) * 11*3240*sin(11*t) -> max по модулю.

Ну и все. Дальше я пас, даже Вольфрам не находит честных экстремумов, там приближенно.

 
Mathemat:

= 36^2 + 45^2 - 2*36*45*cos(11*t) = 3321 - 3240*cos(11*t) 

Пфэ.. Я как раз ща сам точно так же решил, всё так же получилось. Заглянул на форум, а тут те же мысли :)

Мда, по поводу производной я тоже не знаю. Я уже не помню, как они расчитываются. Чё правда нереально вычислить из этого выражения производную. Но почему? Ведь решение же должно быть, явно. 

 

Кажется, решено.

Значит, мы получили такую функцию зависимости

y = (3321-3240*cos(x))^(1/2), где

у - расстояние между концами в любой момент времени

х - угол отклонения между стрелками [0 ; 2*Пи]

Отсюда найдём производную и исследуем на экстремум

y ' = 1/2*(3321-3240*cos(x))^(-1/2)*3240sin x = 0
sin x = 0
x1 = 0
x2 = pi
В 0 скорость максимальна, в pi минимальна.

 Итак, максимальная скорость при 0гр, что означает, что она будет в момент, когда стрелки совпадут, как изначально и предполагалось.
Вроде бы задача решена, хотя если что будет не так, я сообщу. 

 
Road_king:

Итак, максимальная скорость при 0гр, что означает, что она будет в момент, когда стрелки совпадут, как изначально и предполагалось.
Вроде бы задача решена, хотя если что будет не так, я сообщу. 

А как же остальные решения для синуса?
 
Road_king:

Отсюда найдём производную и исследуем на экстремум

y ' = 1/2*(3321-3240*cos(x))^(-1/2)*3240sin x = 0

Нет, не так. Производную я и сам найти могу.

Здесь надо найти ее экстремум, а не нуль. Это нуль второй производной.

когда это расстояние изменяется наиболее быстро

то бишь когда скорость максимальна.

 
блин, чё ж делать?
 
Road_king:


 Итак, максимальная скорость при 0гр, что означает, что она будет в момент, когда стрелки совпадут, как изначально и предполагалось.
Вроде бы задача решена, хотя если что будет не так, я сообщу. 

Численный метод дает совершенно другие значения ).

При старте в полдень, максимальная скорость между стрелками на 403 секунде и повторяется через 3927 секунд (точность расчетов - секунда). Расстояние 27 мм

 
_RAVen:

Численный метод дает совершенно другие значения ).

При старте в полдень, максимальная скорость между стрелками на 403 секунде и повторяется через 3927 секунд (точность расчетов - секунда). Расстояние 27 мм

Еще разок. Убираем множитель 81 при числах, который ничего не решает, и множитель частоты. Получаем функцию

L(t) = (41-40*cos(t))^0.5

Функция периодическая. График:

Нам нужно найти точки, в которых L' максимальна по модулю (на графике видно, что это точки вблизи минимумов функции L, но совершенно точно не ее минимумы; на самом деле это точки перегиба графика).

Другими словами, выбирать надо из нулей второй производной L(t). Аккуратно дифференцируем дважды - и получаем, что нули второй производной - это точки, в которых cos(t) = 4/5. (Кому надо - тот и сам дважды продифференцирует функцию L(t).)

Расстояние (с учетом потерянного множителя sqrt(81)) равно 

L(t) = 9*(41-40*4/5))^0.5 = 27 мм.

Возможно, я где-то напутал или чего-то не учел. Но результат удивительно "рационален", что указывает на то, что решение, возможно, верное.

P.S. Первое время от нуля (хотя его и не требуется искать) - что-то в районе pi/5, т.е. где-то 6 минут после начала движения. 

Ответ получился совсем не похожим на якобы "интуитивно очевидный".

Но задачка простенькая на самом деле, только аккуратность тут нужна.

Вот найти бы решение без верхней математики...

Причина обращения: