木块堆叠问题(里拉斜塔)

                     

贡献者: addis

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预备知识 重心

  1木块推叠问题也称为里拉斜塔,如图 1 所示。如何对方可以使最顶端的木块伸出最多。

   可以证明从上到下第 n 块(n=1,2,)最多可以伸出的长度为 Ln/2。故 N 个木块最多伸出的总长度为

(1)dN=L2(1+12+13++1N) .
N 时,括号中的级数称为调和级数,可以证明它不收敛,也就是 dN 会趋近于无穷。

图
图 1:里拉斜塔(来自 Wikipedia)

1. 推导

   我们先来证明, 可以用递归法证明。 一个关键的思路在于,上方 n 个木块看成一个整体,然后在下方添加一个木块后,L/2 长度的两端质量比例为 n:1,所以质心位置应该在 1/(n+1) 处。

   这里用到一个定理:两个质点系的质心位置就是两个质点系各自的质心的质心,见子节 3


1. ^ 参考 Wikipedia 相关页面

                     

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