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束探测器


BeamDetector

给定曲线 C 的“束探测器”被定义为一条(或一组)曲线,每条与 C 相切或相交的 直线 都穿过该曲线(或该组曲线)。最短的 1 弧束探测器(如左上图所示)的长度为 L_1=pi+2

已知的最短 2 弧束探测器(如右图所示)的角度由解以下联立方程组给出

 2costheta_1-sin(1/2theta_2)=0
(1)
 tan(1/2theta_1)cos(1/2theta_2)+sin(1/2theta_2)[sec^2(1/2theta_2)+1]=2.
(2)

这些可以通过解析方式找到,如下所示

theta_1=2sin^(-1)r_1=1.2865
(3)
theta_2=2sin^(-1)r_2=1.1910,
(4)

其中 r_1r_2 由下式给出

r_1=(1280x^(10)-2816x^8+2160x^6-656x^4+55x^2+4)_4
(5)
r_2=(5x^5-6x^4-17x^3+10x^2+11x-6)_1,
(6)

其中 (P(x))_n 表示多项式 nP(x) 的第 n 个根,排序由 Wolfram Language 给出。相应的长度是

L_2=2pi-2theta_1-theta_2+2tan(1/2theta_1)+sec(1/2theta_2)-cos(1/2theta_2)+tan(1/2theta_1)sin(1/2theta_2)
(7)
=4.8189264563....
(8)

更复杂的表达式给出了已知的最短 3 弧长度 L_3=4.799891547...。Finch 定义

 L=inf_(n>=1)L_n
(9)

为束探测常数,或壕沟挖掘者常数。已知 L>=pi


使用 Wolfram|Alpha 探索

参考文献

Croft, H. T.; Falconer, K. J.; and Guy, R. K. §A30 in Unsolved Problems in Geometry. 纽约: Springer-Verlag, 1991.Faber, V.; Mycielski, J.; and Pedersen, P. "On the Shortest Curve which Meets All Lines which Meet a Circle." Ann. Polon. Math. 44, 249-266, 1984.Faber, V. and Mycielski, J. "The Shortest Curve that Meets All Lines that Meet a Convex Body." Amer. Math. Monthly 93, 796-801, 1986.Finch, S. R. "Beam Detection Constant." §8.11 in Mathematical Constants. Cambridge, England: Cambridge University Press, pp. 515-519, 2003.Makai, E. "On a Dual of Tarski's Plank Problem." In Diskrete Geometrie. 2 Kolloq., Inst. Math. Univ. Salzburg, 127-132, 1980.Stewart, I. "The Great Drain Robbery." Sci. Amer. 273, 206-207, Sep. 1995.Stewart, I. Sci. Amer. 273, 106, Dec. 1995.Stewart, I. Sci. Amer. 274, 125, Feb. 1996.

在 Wolfram|Alpha 中被引用

束探测器

请引用为

Weisstein, Eric W. “束探测器。” 来自 MathWorld-- Wolfram Web 资源。 https://mathworld.net.cn/BeamDetector.html

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