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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漏了要求了
现在补上

提示答案肯定小于

派/6


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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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所谓旋转是指以车身某点为圆心旋转
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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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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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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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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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重阳给了我提示
是不是有个最值问题
设每次旋转X度,每次前进Y
则面积为180/x-1的图形相加
然后求最值
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pai/8
0.39
大家继续,还是太大。
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问题是没有面积重叠
在不断增加
。。。。。。。。。
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QUOTE:
原帖由 linsi 于 2006-3-18 15:30 发表
如果汽车宽度忽略不计,可以是0.

错了
他的问题其实是2个与车身相切圆之间的那窄缝面积,算了算是2pai。。。。。。。
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过了一年,来看看
现在问题是谁都认为自己算出来的是最小的
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回复 #53 青石 的帖子

感谢LS,终于知道究竟是什么问题了,后面挖自己去搜搜相关文献

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