这个问题99%的人都想错了,你呢?(19年1月11日)
有两个相同大小的硬币甲和乙,硬币乙固定不动,硬币甲围着乙顺时针绕圈回到原位,全程无滑动的,问硬币甲自身转动了几圈?
这是一个很经典的问题,如果事先不知道答案,很多人都回答是1,他们的理由是:硬币甲转动的距离就是硬币乙的周长,因此硬币甲只转动了1圈。这是错误的!
出错的原因在于,硬币甲转动并不是直线。
在一条直线上,一个硬币滚动它的1个周长的距离,硬币自身确实只转动1圈。但这个结论对于折线是不成立的。先看下面这个问题:
如上图所示,MP和PN成150度角,AP为硬币的直径,有一个硬币在P点与MP所在直线相切,当该硬币无滑动的变化为在P点与PN所在直线相切时,A点转动了多少角度?
这个问题比较简单,因为最初AP与MO垂直,后来AP与PN垂直,因此两条绿色线段所成的夹角就是180-150=30度。
注意,在上面这个例子中,硬币转过的角度是180-∠MPN。类似的可以得到:如果有一个硬币从外侧围着正n边形转圈,在这n个顶点处,硬币转过的角度和就是这个n边形的外角和,由于正n边形的外角和是360度,所以这个硬币比转直线时要多转1圈。
圆是可以由内接正n边形不断逼近的。回到本文开头的问题,硬币甲也应该比在直线上转动时多转1圈,而直线上转硬币乙的周长需要1圈,所以硬币甲绕硬币乙转圈回到原位时,硬币甲共转了2圈。
看完本文后,快找两个硬币试一下吧。
思考题(3星难度):
假如地球是一个表面光滑的圆球。米国总统老特想在地球赤道上捆一根铁丝,经过专业人员仔细计算,赤道周长是40075.02千米。生产厂家不小心把铁丝多做了1米,老特看了一下,很确定的说:把这个铁丝围在赤道上,足以保证铁丝与地面的距离连一只老鼠都钻不过去。请问老特说的正确吗?
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