题:有一天,爱因斯坦生病了,他的朋友莫希柯夫斯基为了帮他打发无聊的时间,出了这样一道题:
当分针和时针都指向12 的时候,把它们对调,它们所指示时间的位置是合理的,是存在的。但是,其他的时刻就不是这样了。例如,6 点时,把时针和分针对调,时间就不对了:当时针指向12 的时候,分针不可能指向6。那么,什么时间分针和时针可以对调,而且对调后的时间确实存在?
看完这道题,爱因斯坦说道:“这个问题很适合卧病在床的我,它不仅有趣还有一定的难度。不过,只怕打发不了多少时间,因为我快要解出来了。”
说完后,爱因斯坦坐起来,在纸上画了一个草图。不久,就把这道题解出来了……
大家想一下,这道题的答案到底是什么呢?
解:我们以表盘的为单位,表示表针从12 走过的距离。
假设走到了符合题中要求的位置,时针走了x 刻度,分针走了y 个刻度(图2-6)。由于时针每小时走5 个刻度,所以走x 个刻度需要的时间是小时。也就是说,在12 点之后,时针走了小时。分针每分钟走一个刻度,走y 个刻度需要小时。换言之,分针是在小时前走过数字12 的。或者说,分针和时针在12 点重合之后过了个小时。因为这里指的是12 点之后的整小时数,所以这个数是整数(0~11)。
图2-6
表针对调之后,我们可以用上面的方法求出经过的时间是:
这个数也是整数。
联立方程组:
这里的m 和n 是0~11 的任意整数,由方程组得:(www.daowen.com)
把0~11 的各个整数分别代入上面的方程组,就可以得出满足题意的表针的位置。因为代表m 的12 个整数可以和代表n 的12 个整数任意搭配,看起来有144 个解,但只存在143 个。因为m=n=0 和m=n=11 的时候,求出的是同一个时间。
当m=n=11 时,求得:
也就是说,m=n=0 时,也是12 点。
在这里,我们不一一讨论各种情况了,只列举两个具有代表性的例子。
例1:m=n=1 时,
也就是1 点分,时针和分针重合,它们对调后还是原来的时间(其他的时针和分针重合的情况也一样)。
例2:m=8,n=5 时,
所指的时间是8 点28.53 分,对调后是5 点42.38 分。
我们已经知道了符合题意的答案有143 个,为了准确地表示出时针和分针的各种情况,需要把表盘平分成143 份,这样可以清楚地显示出各个答案。在其他的时间点,时针和分针不可以对调。
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