智力吧 关注:36,926贴子:250,747
  • 26回复贴,共1

猫鼠问题新问

只看楼主收藏回复

昨天看到【猫鼠问题新解】这篇帖子,回去整理了一下思路,大概有以下几个问题:
原帖问题:假设有一个圆形的水塘,周围都是老鼠洞,老鼠被猫追,来不及进洞就落水,猫不会游泳所以不下水。老鼠尝试通过水塘阻隔猫而上岸进鼠洞,猫围绕岸边奔跑准备在老鼠靠岸时抓捕。老鼠游到岸边如果猫没有赶到就钻进鼠洞。假设老鼠在水中游泳的速度为1,猫为确保能抓到老鼠,速度至少为多少?
(1)设池塘的半径为10m,老鼠的速度为1m/s,若猫保持1+π的原有速度不变,而老鼠随着猫的奔跑改变游泳的方向(老鼠一直向岸边游动),使猫和老鼠的直线距离是一条过圆点的线段,一直到跟不上猫的速度,从这个点以直线距离冲到岸边(速度保持不变),请问,老鼠是否能成功上岸?若可以,老鼠能甩开猫几米?
(2)如果使猫需要奔跑的距离仅为10π米,在(1)的条件不变的情况下,猫的速度至少要为多少?
(3)
@xhl753951
这样是否就能得出极限情况了呢?


1楼2014-03-24 09:05回复
    @xhl753951


    2楼2014-03-24 09:07
    回复
      先替楼主上个图作为回应,中午有事下午回来继续讨论
      1/x=(1+3.1416)/10
      x=2.4145……x为老鼠跟不上猫的速度时距中心距离,楼主懂得
      下图蓝色为猫,红色为鼠。


      3楼2014-03-24 11:15
      回复
        3楼为第一问的图
        老鼠游到岸边的距离是7.5855m,所用时间为7.5855s
        猫的速度为4.1415m/s,在7.5855s中移动的距离为31.4278m
        蓝色弧长31.4159m猫是可以追上老鼠的


        4楼2014-03-24 11:20
        收起回复
          楼主聪明人,我借此贴公布我的答案,请聪明人指正,正在理顺画图中……下午之前搞出来。


          7楼2014-03-26 10:02
          回复
            下面是猫鼠问题我的最终答案了,请各位指正,但前提是看明白我的答案:
            先说明几点:
            1、首先引入一个“安全区”的概念(胡乱起的名字,对本题答案没有影响),“安全区”的边界与池塘是同心圆,“安全区”的半径与池塘半径之比等于鼠与猫速度之比,在安全区内时鼠可以保持与池塘中心点、猫在一条直线上并且与猫的距离保持最远!
            2、从绕圆心的角速度上考虑,当鼠在“安全区”内时,鼠的角速度可以超过猫的角速度;当鼠在安全区边界上移动时(垂直于半径移动),鼠的角速度与猫的角速度相等;当鼠在安全区外移动时,鼠沿任何方向移动时猫的角速度都大于鼠的角速度。换句话说∠aob(猫a中心o鼠b)始终处于减小状态,除非鼠移动回安全区!
            3、当老鼠游离安全区后,猫的移动方向会一直锁定,猫不会因为鼠的移动轨迹变动而回头,除非鼠退回安全区内。(此处若不理解,请回看第二条)
            4、当老鼠游离安全区后,老鼠可以向任意方向游一个很小的距离,让猫的移动方向锁定,锁定后再进行老鼠的策略,但此题是求极限问题,这个“很小的距离”为矢量0。(此处若不理解,请回看第三条)
            设猫的速度为x,x需满足如下几个条件:
            1、假设池塘半径为10(这个是几无所谓,此题是比值问题),1/x=安全区半径/10
            2、1/x=鼠移动到“上岸点”的路程/猫移动到“上岸点”的路程。(此题是极限问题,抓到与抓不到是一样的)
            3、关于第2点的“上岸点”,必须保证一个条件,当老鼠移动向该点时若途中向远离猫的方向折一个很小的角度,此时:
            鼠多移动的距离/猫多移动的距离>1/x
            鼠将得不偿失!
            经过计算后,满足以上三个条件的鼠的路径我已经画出来了,楼主别说你不信,我都不信!但这确实是最终结果,下面上图数字距离在图中标明。
            (再次重申,如果你想问:
            1、猫不会像下走么?答:请看说明第四条;
            2、当老鼠向另一个方向跑了,猫不会回头么?答:请看说明第三条;
            3、老鼠不会游曲线么?答:当上岸点计算出来后,猫的移动方式唯一,此时直线距离最短4、若你的问题比前三问还要弱,本人不予解答)


            8楼2014-03-26 10:53
            收起回复
              @hvpord1
              @凤幽月


              9楼2014-03-26 10:56
              收起回复
                我白天说是切点,就和楼主一样,后来我觉得应该证明一下。假设BC与射线BA之间的夹角为π-a,a是零到π/2,楼上答案中在相切的时候就是九十度,
                那么比如,和45度比,虽然猫绕的圈子更大了,但老鼠的距离也增加了,毕竟按四十五度走要更早到达圆边。猫鼠都亏,谁亏得更大?这似乎是一个角度a的函数,应该用几何关系求一下子。


                IP属地:广东10楼2014-07-24 21:48
                收起回复
                  老鼠为啥一定要走直线?可以走曲线的,类似螺旋线。


                  IP属地:江苏13楼2018-03-14 11:19
                  回复