作业11、四脚呈长方形的椅子在不平的地上能放稳吗?问题分析:把椅子往不平的地面上放,通常是只有三只脚触地,放不稳的,然而,只需要稍微的挪动几次,一般都可以使四只脚同时触地。模型假设:为了使问题数学化,可以用建模的思想求解,可做如下三种假设。 椅子的四条腿长度一样,四个椅脚与地面均点接触,四角连线呈长方形。 地面高度是连续变化的,沿任何方向都不会出现间断 (没有像台阶那样的情况),即从数学的角度看,地面是连续曲面。 地面相对平坦,使椅子在任意位置至少有三只脚触地。模型构成:解决问题的关键在于选择合适的变量,把椅子四只脚同时着地表示出来。我们很容易注意到,椅脚连线呈长方形,长方形是中心对称图形,绕它的对称中心旋转后,椅子仍在原地把长方形绕它的对称中心O旋转,这可以表示椅子位置的改变。于是,旋转角度这一变量就表示了椅子的位置。为此,在平面上建立直角坐标系来解决问题,其图形如图一所示;其次,把椅脚是否着地用数学形式表示出来。 图一 椅子四只脚旋转示意图 容易得知当椅脚与地面的竖直