之所以想到這個題目,是因為一道小學數學題。
題目如下:
“鐘面上( )時整,時針與分針的夾角為平角。”
孩子們會十分果決地填上“6”或“18”。
的确很簡單。但也幸虧有了一個“整”字,否則,問題還是不太簡單的。
本文想羅列出鐘面上所有能讓時針和分針形成平角的時刻,若是對于小學生,還是蠻有挑戰的。
(一)先做一些準備工作。鐘面上平均分為12大格,60小格,1大格等于5小格;
鐘面上一圈為360度,相應1大格為30度,1小格為6度;
時針每小時走1大格,即每60分鐘旋轉30度,角速度為:0.5度/分;
分針每分鐘走1小格,即每1分鐘旋轉6度,角速度為:6度/分;
秒針每分鐘走1圈,即每分鐘旋轉360度,角速度為:360度/分。
(二)找一個方便的起點開始時間 00:00:00
(三)分析一下問題的數學模型分針跑得比時針快,要讓二者的夾角形成平角,可以從0點出發(此時分針與時針居于同一起跑線),算一算,經過多少時間(統一以“分”為單位吧),分針會超出時針1個180度、3個180度、5個180度、……可以想見,若是超出偶數個180度,則找到的是“時針與分針重合”的時刻。不妨,我們将這兩個問題合并在一起解決,即:既找鐘面上時針與分針形成的“平角”時刻,又找“周角”時刻,而且是所有的。
(四)列方程設:x分鐘後,分針與時針的夾角為平角。
分針旋轉的角度=時針旋轉的角度 180度×k
6x=0.5x 180k
其中:我們讓k取不為0的自然數。
得到的計算結果表示“經過時間”,仍需計算:開始時間+經過時間=結束時間。由于開始時間取為0時了,這步計算從數量上沒多大意思,隻涉及到“時長”轉“時刻”的意義變化。
(五)結論解方程的過程略。下面是用Excel計算的結果。
“平角”時刻
(1)時針與分針形成平角的時刻
0:32:43.636
1:38:10.909
2:43:38.182
3:49:05.455
4:54:32.727
6:00:00.000
7:05:27.273
8:10:54.545
9:16:21.818
10:21:49.091
11:27:16.364
“周角”時刻
(2)時針與分針重合的時刻
1:05:27.273
2:10:54.545
3:16:21.818
4:21:49.091
5:27:16.364
6:32:43.636
7:38:10.909
8:43:38.182
9:49:05.455
10:54:32.727
12:00:00.000
(3)用自己的話總結一下
一天中,時針與分針的夾角,會出現22次平角、22次周角;若是12個小時,則會出現11次平角,11次周角。
鐘表是我們所熟悉的事物,然而要“了解”它,還需要努力。就像了解我們的朋友一樣。
圖片來自網絡
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