邊長為一的正方形內任意三個點之間的最短距離的最大值是多少?

時間 2021-05-05 20:51:22

1樓:wydi

模擬一波

RandomReal[,]

三個點座標有了

驗證一下,看上去沒錯。

RandomReal[, ]

% // Point // Graphics%% // Subsets[#, ] & // EuclideanDistance @@@ # &

所以f := RandomReal[, ] // Subsets[#, ] & // EuclideanDistance @@@ # & // Min

Table[f, ] // Max

順帶求解一下 @0x76 的等式

Solve[, x]

或者 sympy

from

sympy

import

symbols

,solve,Eq

,sqrt

,tan

,Interval,pi

,atan

,pprintx=

symbols

('x'

,real

=True

)pprint

(solve(Eq

(tan(x

),1-sqrt(2

*tan(x

))),x,

domain

=Interval

.open(0

,pi/4

)))π

──12

答案 [pi/12]

2樓:0x76

結論是 。

先建系,設正方形左下角為原點。左上角點為三角形的乙個頂點(記為 ),而另外兩頂點分別為 。

設 在正方形底邊, 在正方形右邊。

設 與正方形左邊夾角為 , 與正方形上邊為 。

考慮以 為三角形最短邊,得 即

然後要 ,因 ,

所以 。即另一條件為

因函式 為乙個在 單調減函式。( 必須小於 ,事實上當 , 已經是在正方形中所能取得的最長線段)

所以,當這兩個約束條件相遇時,取得最長。即也即時。

下面用程式來解。

import

numpy

asnp

from

math

import

sqrt

,cos

,tan,pi

from

SSAimport

SalpSwarmf=

lambda

theta:1

-sqrt(2

*tan

(theta

))def

cost(x

:np.ndarray

)->float

:theta=x

[0]return(f

(theta)-

tan(

theta

))**

2solver

=SalpSwarm

(cost,30

,np.array

([[0],[

pi/4]]))

result

=solver

.iteration

(1000

)print

(result

.best_position[0

])print(pi

/12)輸出

0.2617993864124756

0.2617993877991494

結果非常接近,認為相等。即所求最大值為 .

事實上,由條件 (1) 可以看到 是 的上界,若時刻保持 ,即 在給定 時所能取得的最大情況,那麼 就是以 為底邊的等腰三角形。隨著腰長的增大,底邊相應縮小,要滿足底邊為三邊中的最長邊,則臨界條件為等邊三角形。

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