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3搭积木问题(第1页)

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.3搭积木问题

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将一块积木作为基础,在它上面叠放其他积木,问上下积木之间的“向右前伸”

可以达到多少?

1. 模型准备

这个问题涉及重心的概念.关于重心的结果有:

设xoy平面上有n个质点,它们的坐标分别为(x1,y1),(x2,y2),…,(xn,yn),对应的质量分别为m1,m2,…,mn,则该质点系的重心坐标(x-,y-)满足关系式

x-=∑ni=1mi·xi∑ni=1mi,y-=∑ni=1mi·yi∑ni=1mi

此外,每个刚性的物体都有重心.重心的意义在于:当物体A被物体B支撑时,只要它的重心位于物体B的正上方,A就会获得很好的平衡;如果A的重心超出了B的边缘,A就会落下来.对于密度均匀的物体,其实际重心就是几何中心.

因为本题主要与重心的水平位置(重心的x坐标)有关,与垂直位置(重心的y坐标)无关,因此只要研究重心的水平坐标即可.

2. 模型假设

(1) 所有积木的长度和重量均为一个单位

(2) 参与叠放的积木有足够多

(3) 每块积木的密度都是均匀的,密度系数相同

(4) 最底层的积木可以完全水平且平稳地放在地面上

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