齐物看著题目,心中浮现出物理和数学的第一法则——

我们从来都不是去追求变化,而是寻找【守恆】。

万物皆变,唯有守恆量不变。

那么,在这道题里,是否存在一个守恆量呢?

存在!

齐物呢喃自语:“在半径为r的绝对光滑圆形撞球桌內,弹球发生绝对弹性反射。每一次反射都有一个雷打不动的不变量,那就是——

弦到圆心的垂直距离!”

定义一段弦:球在两次反射之间的直线路径,与圆边界交於两点。

定义弦到圆心的距离,从圆心o做垂线到弦,垂直距离记为l。

为什么每次反射后,l不变?

齐物可以给出好几种证明方法:镜面反射定律、几何关係证明、叫动量守恆……

他隨即写下一行极简公式:

l=r·sinθ

θ为入射方向与边界法线的夹角。

“perfect!”

博切尔兹教授讚嘆道,“这小子,牛逼!”

“守恆量……”

院士大佬们都看出了齐物的逆天直觉。

只见齐物继续写道:“无论这颗球在边界上弹一万次还是一亿次,这个距离l永远不变。整个动態的复杂轨道,在宏观上,其实就是一系列的平行弦,他们全部相切於內部的一个半径为l的同心圆。

即焦散圆。

所以,一条轨道的命运,从发射的第一段弦开始,就被l唯一確定了。只要初始的l选对了,后面的所有反射都是安全的。”

思路已经打通,齐物继续书写:

“那障碍柱是怎么破坏轨道的呢?

一个半径为r=0.01的障碍柱,假设圆心距离撞球桌中心为d。

它会精准地挡住所有圆心距离在[d-0.01, d+0.01]內的弦。也就是说,它扼杀了所有满足|l-d|≤0.01的l值。”

他隨即再次写下一个简明的逻辑不等式:

l∈[d-0.01, d+0.01]→该轨道必撞柱

“每个柱子最多干掉一个长度为0.02的l区间。

十万个柱子,干掉的区间总长度最多是多少?

100000x0.02=2000

l的合法取值范围,等於圆形撞球桌的总半径,r=2026。

因为2000<2026,

所以无论100000个柱子怎么摆,哪怕是全部挤在一起,也必然留下26cm长的l区间,没有被任何一个柱子覆盖。

故,我们可以隨便在26cm中选一个l0,

从桌边任意一点,取与法线夹角θ=arcsin(l0/r)发射。

整条轨道上的所有弦,到圆心的距离恆为l0,因为永远不会碰到任何一个障碍柱!

同样可证,轨道不相交。

因为圆撞球中,不同弦到圆心的距离如果相等,它们要么平行,要么关於圆心对称。

如果球恰好回到同一个点、同一个方向,那也只是周期轨,不会自交。

一般情况是准周期轨,绕满一个圆环——

永远不重复,更不可能自交。

所以,我们可以得到

安全轨道初始角度测度下界=arccos(2000/2026)

q·e·d。”

【齐物,解答完毕,用时5分18秒,答案正確!】

??

吃瓜群眾们懵逼了。

“这就完了?还做对了?”

“不是,是我看错了吗?齐神的答案是100000x0.02=2000,然后比大小得出2000<2026?”

“这tm是小学题吧……”

“不是说这道题很难吗?怎么看齐神的答案这么简单?”

“应该不简单吧,没看到圆宝和豆宝都做错了吗……”

齐物这种“返璞归真”的解题过程,让习惯了看长篇大论的吃瓜网友们產生了一种“我上我也行”的错觉。

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