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文档简介

1、椅子能在不平的地面上放稳吗?把椅子往不平的地面上一放, 通常只有三只脚着地,放不稳,然而只要稍挪动几次,就可以四脚着地,放稳了。下面用数学语言证明。一、模型假设对椅子和地面都要作一些必要的假设:1、椅子四条腿一样长,椅脚与地面接触可视为一个点,四脚的连线呈正方形。2、地面高度是连续变化的,沿任何方向都不会出现间断(没有像台阶那样的情况),即地面可视为数学上的连续曲面。3、对于椅脚的间距和椅脚的长度而言,地面是相对平坦的,使椅子在任何位置至少有三只脚同时着地。二、模型建立中心问题是数学语言表示四只脚同时着地的条件、结论。首先用变量表示椅子的位置,由于椅脚的连线呈正方形,以中心为对称点,正BCCB

2、AAxDD方形绕中心的旋转正好代表了椅子的位置的改变,于是可以用旋转角度 这一变量来表示椅子的位置。其次要把椅脚着地用数学符号表示出来,如果用某个变量表示椅1脚与地面的竖直距离,当这个距离为 0 时,表示椅脚着地了。椅子要挪动位置说明这个距离是位置变量的函数。由于正方形的中心对称性,只要设两个距离函数就行了,记A、C 两脚与地面距离之和为f,B、D 两脚与地面距离之和为g,显然 f、 g0 ,由假设 2 知 f 、g 都是连续函数,再由假设3 知f、 g至少有一个为0。当0 时,不妨设 g0, f0 ,这样改变椅子的位置使四只脚同时着地,就归结为如下命题:命题已知 f、 g是的连续函数,对任意, f* g=0,且 g 00, f 00 ,则存在0 ,使 g 0f00 。三、模型求解将椅子旋转90 0 ,对角线 AC 和 BD 互换,由 g 00, f 00 可知g2 0, f20。令 hgf,则 h 0 0,h20,由 f、g 的连续性知 h 也是连续函数,由零点定理,必存在0 002 使h0 0 , g 0f0 ,由 g0 * f0 0 ,所以 g 0f00 。四、评注模型巧妙在于用已元变量表示椅子的位置,用的两个函数表示椅子四脚与地面的距离。利

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