首頁 數學建模

.3搭積木問題

將一塊積木作為基礎,在它上麵疊放其他積木,問上下積木之間的“向右前伸”可以達到多少?

1. 模型準備

這個問題涉及重心的概念.關於重心的結果有:

設xoy平麵上有n個質點,它們的坐標分別為(x1,y1),(x2,y2),…,(xn,yn),對應的質量分別為m1,m2,…,mn,則該質點係的重心坐標(x-,y-)滿足關係式

x-=∑ni=1mi·xi∑ni=1mi,y-=∑ni=1mi·yi∑ni=1mi

此外,每個剛性的物體都有重心.重心的意義在於:當物體A被物體B支撐時,隻要它的重心位於物體B的正上方,A就會獲得很好的平衡;如果A的重心超出了B的邊緣,A就會落下來.對於密度均勻的物體,其實際重心就是幾何中心.

因為本題主要與重心的水平位置(重心的x坐標)有關,與垂直位置(重心的y坐標)無關,因此隻要研究重心的水平坐標即可.

2. 模型假設

(1) 所有積木的長度和重量均為一個單位

(2) 參與疊放的積木有足夠多

(3) 每塊積木的密度都是均勻的,密度係數相同

(4) 最底層的積木可以完全水平且平穩地放在地麵上