解決這個問題的關鍵在於,如何確定 內,三個指標任意兩個指標所成角度均大於 的時間集合,然後計算交集即為 的所有時間集合,再運算即可。
可以用相對運動的思想和模運算的思想來做。
首先,定義秒針的角速度為 ,顯然, ,則,分針的角速度為 ,時針為 。
由於我們只關注指標的夾角,忽略其他的位置引數。我們可以用相對運動分析任意兩指標的情況。
如:秒針和分針的情況:
我們設在一天的時間 內,定義時間座標 ,計算秒針和分針夾角不小於 下的解 。一種自然而然的想法即將分針看做不動,秒針以相對角速度 運動,這樣就簡化為了一個指標的圓周運動。
在這個圓周運動中,秒針每轉 角度就歸零一次,因此指標夾角 是滿足模為 的模運算的,即運算中需要對指標夾角 取 的餘數: (暫時不知道知乎編輯器怎麼打出mod運算,只能先用|a|代替模運算子號%)
另外,我們還需要注意,兩個指標的夾角最大是 ,超過了 ,兩指標的夾角將會取對應的劣角。這說明 即是滿足指標夾角不小於 的不等式方程。
在進行了兩方面的分析後,我們自然而然可以解不等式方程:
而 ,帶入求解得:
其中,
與上同理,我們可以依次解出時針和分針,時針和秒針的情況,分別為:
解得:
將三個解集求交集後,計算交集 即為 的解集,在這裡不再寫出,計算出 的區間長度 ,計算 ,即為所求鐘錶指標最小夾角大於 90° 的時間佔一天中的比例。
用matlab跑一下,計算約得:6.2508%(精確到四位小數)
解決這個問題的關鍵在於,如何確定 內,三個指標任意兩個指標所成角度均大於 的時間集合,然後計算交集即為 的所有時間集合,再運算即可。
可以用相對運動的思想和模運算的思想來做。
首先,定義秒針的角速度為 ,顯然, ,則,分針的角速度為 ,時針為 。
由於我們只關注指標的夾角,忽略其他的位置引數。我們可以用相對運動分析任意兩指標的情況。
如:秒針和分針的情況:
我們設在一天的時間 內,定義時間座標 ,計算秒針和分針夾角不小於 下的解 。一種自然而然的想法即將分針看做不動,秒針以相對角速度 運動,這樣就簡化為了一個指標的圓周運動。
在這個圓周運動中,秒針每轉 角度就歸零一次,因此指標夾角 是滿足模為 的模運算的,即運算中需要對指標夾角 取 的餘數: (暫時不知道知乎編輯器怎麼打出mod運算,只能先用|a|代替模運算子號%)
另外,我們還需要注意,兩個指標的夾角最大是 ,超過了 ,兩指標的夾角將會取對應的劣角。這說明 即是滿足指標夾角不小於 的不等式方程。
在進行了兩方面的分析後,我們自然而然可以解不等式方程:
而 ,帶入求解得:
其中,
與上同理,我們可以依次解出時針和分針,時針和秒針的情況,分別為:
解得:
將三個解集求交集後,計算交集 即為 的解集,在這裡不再寫出,計算出 的區間長度 ,計算 ,即為所求鐘錶指標最小夾角大於 90° 的時間佔一天中的比例。
用matlab跑一下,計算約得:6.2508%(精確到四位小數)