数学趣题:可爱的懒汉

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数学趣题:可爱的懒汉

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数学趣题:可爱的懒汉

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加权法
布妮向东搬了七个街区,她的新住所对杰克没有影响 。的确,不论她向东搬多远,杰克现在的住所都处在最理想的位置上 。
如果你在格纸上画出多于三点的情况,你就能够欣赏出这种加权法的效能了 。你会发现这种方法可以很快地确定点X的位置,点X到所有点的距离为最小,然而这些点的数量是未知数 。当点的数量为偶数时,不能满足要求 。为什么?答案是,如果点的数量为偶数的相关加权才有可能 。这种情况无论何时发生,计算都会停止 。
请你讨论下列有关问题:
1.你能找出一种适用于点数为偶数的方法吗?
2.一点或若干点的移动,在什么情况下不影响点X的确定?
3.如果考虑街的宽度,加权法会受影响吗?
4.如果包括点X,不限制街宽,会有影响吗?
5.如果在平面上由直的街道组成格子,并且给出方向,结果怎样?
6.如果街道是曲折的或弧线形的,结果怎样?
虽然加权法适用于任何种类的网格,但它不适用于未确定的平面,因为路程不再限于一定的途径 。一般的问题是,在一平面上有几个点,确定点X,使之到所有点的直线距离为最小 。例如,假设有三个城市,A、B和C,机场的位置在何处,才能使机场到三个城市的距离最近?这显然与乘汽车的要求不同,换句话说,确定理想的机场位置与确定汽车站位置不同 。
用几何学的方法不容易得到证明 。答案是,从机场到三个城市的三条航线之间的三个夹角均为120° 。如果有四个城市,分别作为一个凸四边形的顶点,那么机场应位于两条对角线的交点处,这不难证明 。当给出若干点时,确定点X的位置就比较困难了 。
一种简单的仪器(权重仪)能够迅速地确定平面上点X相对任意三点的位置吗?假设一张桌子的表面为一平面,我们在桌面的三点上钻三个孔,将三根绳头系在一起,三根绳的另一头各自穿过一个孔,每根绳头上分别挂上等量重的砝码 。绳子上等量重的砝码相当于居民们在三点的三个等量加权,点X的位置可由桌面上绳子的结点表示出来 。这种证明方法,采用了数学结构问题与物理模型的同型性 。
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