标题: [已解决]一道老题了,至今不知道答案, 悬赏1000TB
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性别:未知-离线 司徒苍月
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[已解决]一道老题了,至今不知道答案

已知:
A先生的汽车长1,宽度忽略,汽车可以以车身任一点旋转[比007的还牛X],注意汽车不能弯折[即始终保持“一”字形],问:A先生要修建一座车库[平面的,不要立体的],求占地面积最小车库设计方法。

忘记了,车库要求,汽车能在车库内转180度

以下是 青石 在53楼的回复,被设为最佳答案

QUOTE:
这个问题是Kakeya conjecture(挂谷猜想)

已经被解决了,答案是可以任意小。

搜到一段话:
“日本数学家挂谷(Kakeya)宗一于1917年提出的一个问题,原题是一武士用短棒抵挡矢石射击,换成数学记法表示为:如何将长为1的线段转过180°(或360°),使这线段扫过的面积为最小?

若棒绕一端旋转半周,扫过的半圆面积为π/2=1.57…;若棒绕中心旋转180°,扫过的面积为π/4=0.785…;若在正三角形(高为1,边长为2/sqrt3)中每一顶点处各绕60°,则扫过面积为1/sqrt3=0.577…。挂谷本人考虑内摆线,当小圆、大圆的直径分别为1/2,3/2时,曲线内任一条切线长为定值1,棒再按在正三角形内的方式转动扫过的面积为π/8=0.392…。挂谷本人及许多人都认为这就是最小面积了。

1925年美国数学家G.D.Birkhoff特别在著作中提到挂谷问题。后来,长度为1的线段可在点集中转过180°,这样的点集被称为挂谷集。挂谷问题就转化为求面积最小的挂谷集。1920年原苏联数学家Besicovitch在自己的研究领域提出一个类似的问题:是否存在一个面积(若尔当测度)为0的平面点集,它在每一方向上都有长度≥1的线度?后来他将这两个问题称为孪生问题。1928年Besicovitch解决了自己的问题,即构造出面积为0的平面点集,在每一方向上都有长度≥1的线段。接着又运用同样的方法,并借助匈牙利数学家鲍尔(J.pal)的想法进行“联结”,成功地解决了挂谷问题。他的结论出乎绝大多数人的意料:短棒扫过的面积可以任意地小(因而没有最小值)。他的方法由德国数学家佩龙(1928)和另一位数学家舍恩伯格(1962)两度化简,已成为数学中的经典例子。但他们得到的挂谷集有很多洞,因而不是单连通的。

1921年鲍尔证明了如果限于凸图形,前述的正三角形是面积最小的解(1/sqrt3)。1965年R.J.Walker首先找到比挂谷本人解答的面积更小的单连通域挂谷集。同年布洛姆、舍恩伯格和坎宁安(F.Cunningham)先后造出面积为(5-2*sqrt2)π/24(<π/11)的单连通挂谷集。1971年坎宁安终于在单位圆内作出面积可以任意小的单连通挂谷集,完全解决了单连通性和有界性两方面的问题。同时,他证明了如果限于星形(即图形内存在一点,连接它与图形中任一点的线段整个在图形中),则挂谷集的面积≥π/108。挂谷问题还有多种推广形式,如1971年戴维斯(R.O.Davies)证明了一条半径为1的圆弧转过180°,扫过的面积不能任意小。此外,将线段改为宽度很小的长方形这类问题也开始有人研究。”

[ 本帖最后由 司徒苍月 于 2008-3-4 14:35 编辑 ]


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发表于 2006-2-28 15:14 资料 主页 短消息 只看该作者 QQ
不解... 所谓最小的车库设计, 是让车能停进去+退出来. 那么至少也应该给出一点车道的情况吧? 进车库相比在哪还要转个弯吧 (不然旋转条件岂不白费了)?


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发表于 2006-2-28 15:16 资料 主页 短消息 只看该作者 QQ
另外, 按目前的形势, 貌似没有最小设计吧? 莫非楼主问的是infemum而不是 minimum?
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发表于 2006-2-28 15:18 资料 文集 短消息 只看该作者
面积为0,哈哈,
长度为1,宽度为0,就按照车的样子做一个最小型的车库,前后都开门,或者倒车........

不会要求在车库里就要任意旋转吧?那最小貌似是个圆?
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漏了要求了
现在补上

提示答案肯定小于

派/6
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发表于 2006-2-28 16:41 资料 文集 短消息 只看该作者
感觉条件还是不够,比如对车门的限制,
PS:不解旋转180度是不是也可以旋转360度呢?
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QUOTE:
原帖由crayfish于2006-02-28, 16:41:01发表
感觉条件还是不够,比如对车门的限制,
PS:不解旋转180度是不是也可以旋转360度呢?

180是减小题目难度
本来就是个假想车库,不必这么认真吧
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发表于 2006-2-28 17:22 资料 文集 短消息 只看该作者
楼上误会了,我看你说答案是小于pai/6,感觉可能跟车库门有关系,
不是圆就是圆弧了,那猜会和车库门有关系,到不是认真
同理那个180和360也是
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发表于 2006-2-28 17:24 资料 文集 短消息 只看该作者 QQ
至于车门什么的~~大家不妨把车子想象成敞棚车吧哈哈~~
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发表于 2006-2-28 17:32 资料 文集 短消息 只看该作者
车门当然不考虑了,车已经简化成直线了,是车库门
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发表于 2006-2-28 17:49 资料 文集 短消息 只看该作者
请问一下楼主是横向旋转还是竖向旋转。
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发表于 2006-2-28 18:44 资料 文集 短消息 只看该作者
…………MS是以车身为直径的圆型,再短些车子进不去了~高度的话车高就可以了,人可以猫着腰进出~
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所谓旋转是指以车身某点为圆心旋转
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发表于 2006-2-28 19:52 资料 文集 短消息 只看该作者
如果是车身上的任意一点旋转180度,那怎么可能小于pai/6呢,以顶点旋转180度扫过的面积都不止吧。不理解阿不理解,搂住公布原贴地址吧
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我来说说我的车库,中央是三角形,三角形每端都延伸出去成为一个弧形
本题的关键在于旋转面积的重叠。

该题是我的恩师出给我的,可我没能等到他给我答案。。。。
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发表于 2006-2-28 23:39 资料 文集 短消息 只看该作者
哈,楼主搜索一个 等宽度 曲线,看看是不是那个问题


点击下载,ms就是我之前提过的数学故事丛书的电子板
在里面有图案,那个旋转180度可真难理解.....

楼主确信这个不是??以前没加颜色
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发表于 2006-3-1 00:38 资料 主页 文集 短消息 只看该作者
有意思.
两个问题有点象,但也不一定就是同一个问题.这个题目有难度,再想想.
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发表于 2006-3-1 09:43 资料 文集 短消息 只看该作者


QUOTE:
原帖由yedeyao于2006-02-28, 17:49:28发表
请问一下楼主是横向旋转还是竖向旋转。

楼主还没回答我的问题呢,如果可以纵向旋转的话那么车库的面积绝对小于派/6.
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QUOTE:
原帖由yedeyao于2006-03-01, 9:43:44发表
楼主还没回答我的问题呢,如果可以纵向旋转的话那么车库的面积绝对小于派/6.

我说了只考虑平面问题,车子底部始终不离开地面,好比在桌子上转筷子,筷子紧贴桌面
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发表于 2006-3-1 09:50 资料 文集 短消息 只看该作者
噢  明白了
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发表于 2006-3-1 10:00 资料 文集 短消息 只看该作者
最后一个问题  旋转的时候是否可以利用门口的空间
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QUOTE:
原帖由yedeyao于2006-03-01, 10:00:31发表
最后一个问题  旋转的时候是否可以利用门口的空间

不可以
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追加到1000TB,继续等待
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发表于 2006-3-8 11:47 资料 文集 短消息 只看该作者


QUOTE:
原帖由crayfish于2006-02-28, 23:39:59发表
哈,楼主搜索一个 等宽度 曲线,看看是不是那个问题


点击下载,ms就是我之前提过的数学故事丛书的电子板
在里面有图案,那个旋转180度可真难理解.....


楼主确信这个不是??以前没加颜色
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发表于 2006-3-8 12:03 资料 主页 文集 短消息 只看该作者
想了一下,可以用这样的方法倒车:
第一步:正向进入车库,车尾齐车库门(下面以此方向为北方);
第二步:以车中心为轴,顺时针旋转90度;
第三步:向前(东方)开1/2;
第四步:车尾向北,车头向西(这是个平动与转动的结合),直到车身方向朝南为止;
第五步:向前(南方)开1/2,回到进入车库时的位置。
这样的车库所占面积应该是比较小的。
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发表于 2006-3-8 13:17 资料 文集 短消息 只看该作者


右边的那个,明显符合旋转180的条件吧(其实就是这种描述太难理解了,直接说一个车门,但是要求车可以掉头就是了)

面积(按三等分算,是否最小,不知道,懒得列方程求最值)
P(1/3^2+4/3^2)/2-2个等边三角形的面积&lt;5Pai/18

,算了一下还是很大
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发表于 2006-3-8 13:21 资料 主页 文集 短消息 只看该作者
不会吧?你那个面积是三个扇形之和减去两个三角形
PI/6*3-SQR(3)/4*2=0.70

我这个不太好算,右上的曲线,是个包络线,没仔细证明,可能是个圆弧吧。
PI/16+(1-PI/4)=0.41


图片附件: 未命名.bmp (2006-3-8 13:21, 15.29 K)

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QUOTE:
原帖由重阳于2006-03-08, 13:21:09发表
不会吧?你那个面积是三个扇形之和减去两个三角形
PI/6*3-SQR(3)/4*2=0.70

我这个不太好算,右上的曲线,是个包络线,没仔细证明,可能是个圆弧吧。
PI/16+(1-PI/4)=0.41

我是一个正三角形+3个小扇形
我回去再算算是多少
可能是pai/6可能是pai/8
具体忘记了
但是你的还不够小
我的老师说他做的比0.2小

本题有趣的是,但凡做出来的都说自己做的是最小的。
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发表于 2006-3-8 13:44 资料 主页 文集 短消息 只看该作者
呵,这个题目,要找出最优解并证明出来,难度还真不是一般的大。
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发表于 2006-3-8 13:49 资料 文集 短消息 只看该作者
有些人可能还在上学吧,可是我这样的早就工作了,遇到好玩的想想而已,拿起笔来算算就很难做到了。

我之前就是简单的算了下小于5Pai/18,粗心的以为是 小于Pai/6,就没想了


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