作者LPH66 ( )
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标题Re: [中学] 高中数学竞赛试题(两题)
时间Wed Nov 17 13:46:55 2021
※ 引述《adamchi (adamchi)》之铭言:
: 2.若直线 y = (1/m)x 与
: x = 4[t/π]-2cos(t-[t/π]π),t属於实数
: 曲线 {
: y = 2|sint|
: 共有101个相异交点,其中m为正整数,[x]为小於或等於x的最大整数
: 则 m = ___
: 要麻烦各位高手解题,谢谢
注意到 t-[t/π]π 其实就只是「t 除以π的『余数』」
以及 |sin t| 的周期也是 π
因此可以知道在一个长度为π的周期里
x 是一个常数减去 2cos, y 是 2sin
由於 |sin t| 的周期性, 实际上的角度也可以当成是「t 除以π的『余数』」
所以这 cos 和 sin 的角度是一样的, 差别只在 cos 取负数
因此它所描绘的是一个半圆
圆心在 (4[t/π], 0), 半径为 2, 且是 y 座标为正的上半圆
(因为是取 0 到π为周期, cos 取负的影响就只有这个圆是由左画到右
而不是照一般的上半圆由右向左画而已)
因此这曲线其实就是连续地在 x 轴上互相贴着排成一排的半径为 2 的许多上半圆:
https://i.imgur.com/l6XH0jP.png
现要找一条通过原点的直线和这一群半圆交 101 个点 (上图红线)
由於有个半圆圆心在原点, 直线和这个半圆只交一点
剩下的 100 个交点都在其右, 和每个半圆各交两点
因此这条直线恰和接下来右边 50 个半圆各交两点
也就是说, 和圆心在 (200, 0) 的半圆有相交, 但和圆心在 (204, 0) 的半圆不相交
为找出这个范围, 考虑和这两个半圆相切的斜率:
https://i.imgur.com/QHyo8GI.png
切圆心在 (200, 0) 的圆之直线斜率是 tanθ = 2 / √(200^2-2^2) = 1/√(101*99)
同理, 切圆心在 (204, 0) 的圆之直线斜率是 2 / √(204^2-2^2) = 1/√(103*101)
所以所求的斜率 1/m 有 1/√(101*99) > 1/m > 1/√(103*101)
倒数回来再平方可得 101*99 < m^2 < 103*101
易知 101*99 < 100^2 < 101^2 < 103*101 < 102^2
故本题有两解: 100 和 101
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