07.26 鐘錶上的時針、分針、秒針有可能同時互成120度嗎?

答案是不可能,三根針

永遠不會互成120°

當然了,前提是這個鍾必須三根針每時每刻都在動,因為有些鐘錶是秒針繞一圈結束,分針才會動一格。

鐘錶上的時針、分針、秒針有可能同時互成120度嗎?

下面列出具體的數學證明:

我們以鐘表盤面建立極座標12點方向為正,順時針角度為正。

鐘錶上的時針、分針、秒針有可能同時互成120度嗎?

(上圖)為了方便,我們設三根指針長度都為1

秒針為OA,座標為(1,α)

分鐘為OB,座標為(1,β)

時針為OC,座標為(1,γ)

每個指針的角速度我們容易知道,因此每時每刻動了多少角度,我們就可以列出式子(下圖)

鐘錶上的時針、分針、秒針有可能同時互成120度嗎?

★而我們知道,當長度為1的三根指針互成120°時,等同於三個針尖的互相距離為根號3(下圖)

鐘錶上的時針、分針、秒針有可能同時互成120度嗎?

為了證明結論是不可能。因此我們需要證明存在一種情況:

即當某兩根針尖相距根號3的所有可能條件下,其中一根針尖不能和剩下的一根距離等於根號3(見下圖)

鐘錶上的時針、分針、秒針有可能同時互成120度嗎?

計算發現:

鐘錶上的時針、分針、秒針有可能同時互成120度嗎?

鐘錶上的時針、分針、秒針有可能同時互成120度嗎?

鐘錶上的時針、分針、秒針有可能同時互成120度嗎?

即當分鐘和時針成120°時,秒針永遠不可能和分鐘也成120°

所以不存在三針互成120°的情況。

ps:除了證明不能成120°外,有了這些等式,我們還可以求任意情況下指針的關聯位置,或者一些其他情況。

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