假设桌球台无阻力,桌边反弹能量无损失,任意一击是否必然可将全部球都打入洞中?3d圆球进洞小游戏
假设桌球台无阻力,桌边反弹能量无损失,任意一击是否必然可将全部球都打入洞中?
先来一个反例。
嗯,正经说答案,不必然。
首先,可以把模型简化为一个球。只考虑“最后一次碰撞之后”,这一个球的性质完全可以说明所有球的性质。
第二,要理解,球的反射路线是直线运动路线的镜像。类比平面镜成像,
因此,弹在边缘,实际上等效于进入了边缘外一个镜面对称的新球台上。同理,再次弹到边缘,又等效于进入了有一个新球台。这样无限次弹回,就等效于进入了无限多个新球台。那么,我们就可以假装自己有一个无限大的球台
黑圈就是球袋
那么现在如果有一个球,向任意方向打,只要碰到一个黑圈就算打进,碰不到黑圈就打不进。
比如上图中,红线指能打进的位置,蓝线指打不进的位置。
那么现在的问题就是,什么情况下能打进,什么情况下打不进。
1,路线的斜率为无理数
必然打进。无数次反弹,对应上图无穷长路径之后,必然可以遍历球台上的每个邻域。再考虑洞口大小,结果必然可以进洞。
2,路线的斜率为有理数
未必打得进。弱路线的斜率为有理数,则在无限大球台上,球的路径是有周期性的。考察第一个周期,如果进了,就是进了,如果没进,就永远没机会了。
那如果考虑概率呢?因为无理数集测度为1,即无理数的个数是有理数的无穷多倍,所以任意击打一次,其斜率为无理数的概率为1,进洞的概率也就是1。
最后说结论:小球未必进洞,存在一些反例。但是概率学上,进洞的概率为100%,不进洞的概率为0
这个其实很简单的,问题是任意一击,那么我们找出反例就好啦,我们不从物理学去想,我们从概率学学,如果你打的是白球,白球没有碰撞任何桌壁和其他球,直接进洞,那么就不存在一击会把全部球打进洞,仅针对此傻逼问题回复,完。