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    6/25/2006

    关于《几个有趣的问题》的所谓“标准”的答案

          1.煮蛋白硬、蛋黄半熟:在沸水(100度)的水中估计好时间煮一会儿就可以煮出煮蛋白硬、蛋黄半熟的鸡蛋。蛋黄的凝固点比蛋白低。在沸水里蛋壳外的温度即使近于一百度,但里面的蛋黄还不能马上达到六十七度。这里利用了传热所需要的时间差。

          煮蛋黄硬、蛋白半熟:在七十度左右的热水中,放置较长时间,即可煮出蛋黄硬、蛋白半熟的鸡蛋。把鸡蛋长时间放置在七十度左右的热水里,在这个温度下,蛋白只是稍微变硬了一点,但不会凝固,而蛋黄则慢慢开始凝固了。这里利用了两者的凝固点之差。

          2.在A、B两点之间往返运动。在A点放入时速度为零,受地心引力开始做加速运动,到达地心时,速度达到最快;过了地心向B点前进时,受地心引力开始做减速运动,最后在B点速度为零停止。然后重复这个运动。

          3.三千米。绳索加粗四倍,自然也就能承受四倍于原来的重量。但由于绳索本身的重量成了四倍,所以当绳索降到三千米的时候也要断掉。可以这样理解:断面积加大四倍,等于四股绳索拧在一起。既然每根都在在三千米时断掉,那么拧在一起的粗绳索也会在三千米时同样断掉。

          让他降低更深的方法之一:把绳索做成足够细长的圆锥形并让细长的一端先下到海里,由于圆锥的体积是底面积相同的圆柱体积的三分之一,即重量也只有其三分之一。所以尽管靠近海面的绳索粗度相同,但可以比一般绳索多降三倍的深度,即可以降到九千米深。



    图片转载自梅子的写食日记,版权属原作者及所有

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    几个有趣的问题


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    6/15/2006

    几个有趣的问题

          今天整理书架,突然翻到一本很薄很旧的书--《科学之谜》。薄到什么程度?只有100多页。旧到什么程度?科学普及出版社1980年2月第一版,定价:0.36元。呵呵,0.36元是什么,估计很多人都没概念了。我记得这是我小学最喜欢看的书之一,当时本来是要应老师的要求打算捐给灾区的,因为舍不得还是留下了。

          随手翻了翻,发现里面有些问题还真有点意思,于是列几个题目给大家做做,如果大家又兴趣,可以在评论中写下自己的答案并加以解释,有一点注意:不要借助其他参考书,请自己思考。

          1.煮鸡蛋时怎样才能煮成蛋白硬、蛋黄半熟或者蛋黄硬、蛋白半熟呢?蛋白在八十度,蛋黄在六十七至六十八度就会完全凝固。

          2.如果能够在地球上A位置挖一个穿过地球中心的隧道到达B位置,从A的入口处投进一块石头,在假定石头不受空气阻力和地热影响的条件下,那么,这块石头将如何运动呢?

          3.向海底投下一根绳索,当降到三千米时,由于绳索本身的重量,在接近海面的地方断掉了。于是,制造了一根用同一材料所做,但比原来粗四倍的绳索。假设海的深度足够,试问这根粗绳索降到多少米才会断掉?有什么办法让它降低得尽可能深?



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    关于《几个有趣的问题》的所谓“标准”的答案


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    5/24/2006

    答G友关于一个定理的证明

    <命题>

          以升序排列的自然数组集合A和B,其median value分别为x和y(x≤y);将A和B合并为一个新自然数组C,且同样以升序排列。试证明:其median value(假设为z)必然满足以下条件:x≤z≤y。

     

    <说明>

          median value:中位数,即一组数从小到大(或者从大到小)排列,正中间的元素(若元素个数为偶数则为正中间两个元素的平均值)即为中位数。

          ascending order:升序排列,从小到大排列。

     

    <证明>

    ⑴当集合A和B的元素个数为1

     

       则A中唯一元素为x,B中唯一元素为y,

       则集合C必然为{x,y},

       则z=(x+y)/2,

       显然x≤z≤y;

     

    ⑵ 当集合A和B的元素个数大于1

     

       设集合A的元素个数为m,集合B的元素个数为n,

       则集合C的元素个数必然为m+n;

      

     ①显然在集合A中,值小于等于x的元素个数为m/2(m为偶数)或者(m-1)/2(m为奇数);

       同理,在集合B中,值小于等于y的元素个数为n/2(n为偶数)或者(n-1)/2(n为奇数);

       同理,在合并后的、升序排列的集合C中,值小于等于z的元素个数为(m+n)/2(m+n为偶数)或者(m+n-1)/2(m+n为奇数);

     

       想象合并A和B的过程为:将A中的元素一一插入到B中,则显然在新集合C中,因为x≤y,至少原来A集合中的小于等于x的元素(包括x在内)必然将插入到B中的y的左边,此时y的左边(即小于等于y)元素个数至少为:

       (m+n)/2 + 1(m、n都为偶数,m+n为偶数)

       或者(m+n-1)/2 + 1(m为奇数n为偶数,m+n为奇数)

       或者(m+n-1)/2 + 1(m为偶数n为奇数,m+n为奇数)

       或者(m+n-2)/2 + 1(m、n都为奇数,m+n为偶数)。

     

       (说明:+ 1表示将x包括在内,但实际上,只有集合A元素个数m为奇数时,x才是实际存在的元素,需要+ 1;而m为偶数的时候,x只是集合A正中间两个元素的平均值,不是实际存在的元素。由此可见m为奇数还是偶数是决定是否要 + 1的关键。)

     

       由此可见:

       m+n为偶数时:z = (m+n)/2 ≤ y;

       m+n为奇数时:z = (m+n-1)/2 < (m+n-1)/2 + 1 ≤ y;

       即z≤y;

     

    ②将集合B中大于等于y的元素插入到A中x的右边的类似方法可以证明得到x≤z,证明过程略。

       综上所述,可得x≤z≤y。证毕。

    ps:前两天,一位G友问我的一道GRE数学题(新东方发的黄皮书笔试模考练习20页14题)涉及到这个问题,当时我只是简单的告诉她“新数组的中位数的值肯定处于组成它的那两个数组的中位数之间”这个直觉。当时真的只是直觉,她也觉得理所当然,但是没想到正儿八经地证明起来还是写了这么长。不管怎样,今天还是亲自证明了,免得想起总有种心虚的感觉^_^。


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