有哪些可用物理方法解決(或有助於解決)的數學問題?

時間 2021-05-31 20:23:41

1樓:

這其實是數學作業,然後想到了乙個很獵奇的解法

個人覺得挺符合提問裡「物理和數學交叉」這個特徵

(雖然在其他地方答過了,但還是想再水一下)

原題:」已知過定點的直線分別交軸正半軸於點,軸正半軸於點,求的最小值.「

下面這張圖改掉了字母

看到這個題第一反應就是寫出長度的表示式然後求導/大霧

當時還試過截距式……試過直接對長度求導……無果(我太菜了/大悲

然後想到物競裡的微元法求關聯速度,突然有了乙個好玩的想法

假設這是一根過A點的杆,兩端在座標軸上,要求的就是最短桿長

想象一下如果在某一位置桿長並不是最小,顯然可以通過微調使桿長更小或更大

(就好比乙個函式如果不是在極值點,導數不為0)

那麼我們假設現在這個位置已經是最小桿長的位置,如果進行微調,稍稍改變一點

這裡的,

增加量等於減少量,

有了這個關係我們就可以進行計算了

設 ,則

學過物競數競或者各種近似的同學都知道,由於改變的角度非常非常小,

可以近似的得到:

秒解,哎都懶得寫答案了……

(咦,原來這是個物理題嗎/大霧

思想是物競裡的微元法

且看標答

還有很多小夥伴提出了比較簡潔/暴力的解法,不過這個比較「物理」於是就寫出來啦

下面是原文章

物理法做數學(並不 - 嚶嚶嚶的文章 - 知乎 https://

zhuanlan /p/11

3157362

2樓:功夫兔二爺

在一條筆直的公路一邊有乙個房子a,公路另一邊有乙個房子b,把貨物從a運到b,需要先經歷公路上的乙個中轉站,在公路兩側的運輸成本不一樣,在a那一側運輸成本是每公里x元,b那一側運輸成本每公里y元,問該如何選擇中轉站的位置才能使得總成本最低?

記不太清了,大概就是這麼個問題,就是個導數的應用問題。然而,把兩邊的運輸成本看成折射率,用折射定律就出來了。用高一點的觀點看,就是幾何光學的最小作用量原理(真的記不清題目了,可能給的條件有出入,但是當年的那道題的條件非常巧合就能用折射定律)

3樓:

已知sin(a)+sin(b)+sin(c)=0cos(a)+cos(b)+cos(c)=0求cos(a)^2+cos(b)^2+cos(c)^2的值。

別問我數學方法,自己推去,懶得打。

物理方法?你看,這是x方向和y方向受力平衡的方程是不是啊?三個力大小相等,但是合力為零,所以三個角互相之間夾角120度。

令b=a+120,c=a-120。代入要求值的式子,把平方換成二倍角。再用一次受力平衡,完美~

4樓:潮汐

問題:乙個橢圓形的被子,要在杯子裡面放乙個圓,求圓最大半徑。

如圖(手繪,比較醜還請見諒)

先說下數學做法,設出圓的方程,與橢圓聯立解出切點位置,然後保證切點位置處,橢圓和圓的斜率相等,最後得到乙個半徑R的函式,求出最大值。

過程挺長的,相反看看物理解法。

在橢圓底部的曲率半徑是a*a/b,那麼最大的圓的半徑R=a*a/b,完。

補充乙個

我記得是乙個教授說的,在七八十年代,計算機也不發達,有時候物理學家積分功夫不夠,就把那個曲線畫在紙上然後減下來去稱重量,然後已知面密度就可以求出積分值。據說誤差在萬分之一。

5樓:zyy

這裡有一道有趣的不等式題,其弱化版是2023年中國東南數學奧林匹克競賽高二年級組的第三題,可以用物理方法輕鬆解決。題目如下:

設 是正實數,證明: .

標答先進行了一步恒等變形,在不等號兩邊同時使用極化恒等式,即: ,再利用柯西不等式來證明。然而,這種方法非常難想。

我們考慮用物理方法來解決。設有 個電阻,其阻值分別為 . 則不等式左邊相當於電阻先併聯,再串聯後的阻值;不等式右邊相當於電阻先串聯,再併聯後的阻值。

這兩種情況可用下面兩張圖表示:

圖1 先併聯,後串聯,對應不等式左邊

圖2 先串聯,後併聯,對應不等式右邊

注意到圖1中的導線數量多於圖2,因此圖1中電路的總電阻小於等於圖2中的總電阻,所以不等式成立。

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