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四狼大围捕兔子巧脱险

2015-10-27蔡历亮

中学数学杂志(初中版) 2015年5期
关键词:数学方法

在正方形的中心坐着一只兔子,在四个顶点上各有一只狼.如果狼只能沿着正方形的边跑,且狼的最大速度是兔子最大速度的1.4倍.试问兔子能否从正方形中逃出?(1985年莫斯科数学竞赛题)

分析 设正方形ABCD的中心为O点,兔子在O点.设A、B、C、D四点上各有一只狼,分别称为狼A、狼B、狼C、狼D.不妨设正方形边长为2,兔子速度为1,狼的速度为1.4.

(4)四只狼改为三只狼,设狼在B、C、D两点.

解法1 如图4,兔子沿OA走,t(兔子由O到A)=2÷1=2,t(狼B到A)=2÷1.4>2÷2=2,即t(狼B到A)>2,狼B抓不住兔子.又因为t(狼D到A)=t(狼由B到A),t(狼C到A)>t(狼D到A),所以狼D、狼C也抓不住兔子.

解法2 如图5,在CD上取一点E,使DE=0.01.过E作EM∥AD交OD于M,过M作MF∥CD交AD于F,连接EF交OD于N,兔子视情况沿ONE或沿ONF走.

t(兔子沿ONE走)=t(兔子沿ONF走)=t(兔子沿OD走)=2÷1=2,t(狼C到F)>t(狼C到E)=1.99÷1.4>1.981÷1.4=1.415>2,狼C抓不住兔子.t(狼B到F)=t(狼B到E)>t(狼C到E),狼B更抓不住兔子.兔子现在可以不考虑狼B和狼C了,只要对付好狼D就行了.兔子先由O走到N点,观察一下狼D的位置(记狼D此时位置为P).若P在DC上(不包括D),兔子沿NF走.t(兔子由N到F)=时间(兔子由D到F)÷2<时间(兔子由D到F)÷1.4=时间(狼D由D到F)

(5)当四只狼坚持岗位.

如图6(图中,E、M、F、N位置同图5),兔子沿ON走,走到N点时,观察狼D该时刻的位置P,若P在DC上(不包括D),兔子沿NF走,若P在AD上(不包括D),兔子可沿NE走,若P刚好就在D点上,兔子沿NE或沿NF走均可,但无论走那条路线,兔子所花t均为2.由(4)的解法2知兔子能逃脱狼B、狼C、狼D的追捕,而t(狼A到E)>t(狼A到F)=t(狼C到E)=1.99÷1.4>1.981÷1.4=1.415>2,狼A同样也抓不住兔子.因此兔子完全可以逃脱“四狼大围捕”!

反思 本题是一道较复杂和困难的竞赛题,题中兔子所走路径、四只狼所走路径看似都可以千变万化、你变我也……

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