小葉
體育老師有事外出,他讓同學(xué)們上體育課時(shí)在操場(chǎng)上自由活動(dòng)。
幾名男同學(xué)想進(jìn)行一場(chǎng)短跑比賽,他們一起來(lái)到了環(huán)形跑道上。同學(xué)們站在已經(jīng)畫好的起跑線上,躍躍欲試。
站在旁邊的司馬睿腦子一轉(zhuǎn),立即喊停了比賽。他說(shuō):“大家的起跑線不一樣。跑道越靠外的人,他的起跑線越靠前,這是不公平的!”
接著,司馬睿在直線跑道上重新畫了一條水平的直線,當(dāng)作新的起跑線。然后他申請(qǐng)了重賽,要求同學(xué)們起跑后不準(zhǔn)搶道,并占據(jù)了最里側(cè)的跑道。
雖然有些同學(xué)摸不著頭腦,但是他們還是來(lái)到新的起跑線前重新比賽。比賽剛開始,司馬睿就被甩到了隊(duì)伍最后面,但在第一個(gè)彎道處,司馬睿完成了反超。
跑完一圈后,同學(xué)們紛紛指責(zé)司馬睿作弊。司馬睿則理直氣壯地說(shuō):“我們起跑線一致,終點(diǎn)也一致,這很公平!”
司馬睿到底有沒(méi)有作弊?他重新畫的起跑線真的比原來(lái)的起跑線更合理嗎?
你發(fā)現(xiàn)了嗎?
在環(huán)形跑道中,直線部分的長(zhǎng)度在任何一條跑道上都是一樣的,區(qū)別的關(guān)鍵在于彎道部分的長(zhǎng)度。越在外側(cè)的跑道,其彎道部分的長(zhǎng)度越長(zhǎng),所以把起跑線設(shè)在同一水平線上顯然是不公平的。
怎樣設(shè)置起跑線才公平呢?假設(shè)相鄰跑道最外側(cè)的大半圓形的半徑為R,最里側(cè)的小半圓形的半徑為r,相鄰兩個(gè)跑道的長(zhǎng)度之差就是兩個(gè)半圓的周長(zhǎng)之差的兩倍,即(πR-πr)×2=2π(R-r)。因此,最外側(cè)跑道的起跑線應(yīng)該在最里側(cè)跑道的起跑線的前方2π(R-r)處。
最終,司馬睿的“詭計(jì)”還是被同學(xué)們發(fā)現(xiàn)了,然后司馬睿被同學(xué)們監(jiān)督著在最外圈跑道重新跑了一圈。
數(shù)學(xué)大王·中高年級(jí)2023年8期