[閒聊] 莉央與優香討論數學

作者: nahsnib (悟)   2025-09-28 22:18:38
https://x.com/nekogoing/status/1970062071053394189
https://pbs.twimg.com/media/G1cRAsibcAAAhP-.jpg
事情是這樣的,在這篇漫畫中的左上角那格的黑板,出現了一些算式,
但竟然有眼尖的網友指出這是2025東京大學入學考題,
於是我去找了一下:
https://meee.com.tw/ApjL2mA
還真的是。
這個題目用的日文並沒有很難,畢竟是數學科。
簡單來說是這樣的,平面上ABCD分別佔據00、01、11、10的位置,
t是個0~1的參數,
現在想像PQR三點,分別從ABC出發,在一秒內滑到BCD,t就是經過的秒數
比方說t=0.1的時候,P點會在(0, 0.1)
接著我們在想像兩個點,ST,基本上用一樣的規則,分別從P與Q滑到Q與R,
最後,U點用一樣的規則,從S滑到T。
1.這個包了三層參數式U點,他的參數式是什麼?
2.U點形成的軌跡與線段AD所夾之面積為?(基本上就是跟x軸所夾面積)
3.0~a秒內,U點掃過的軌跡長度為?
OK所以這個題目顯然的有必要把參數式搞定,但反過來說把參數式搞定剩下兩個也不難。
P(0,t),Q(t,1),R(1, 1-t),
S(t^2, 2t-t^2), T(2t-t^2, 1-t^2)
U(3t^2-t^3, 3t-3t^2)
看,還算挺容易的對吧?
第二題算面積,大家都知道,想算曲線與x軸所夾的面積,
只要把函數送去對x積分即可......嗎?
很遺憾這是行不通的,因為這題的x與y並非直接的函數關係,而是有個x(t)與y(t)
當然你也可以想辦法寫出y=f(x),不過這題顯然不是考這個。
那這題再考啥呢?簡單來說,變數變換的時候要多送一個dx/dt,就這樣
Area = int_0^1 y dx = int_0^1 y(t) (dx/dt) dt
就是考這個,看起來很像約分但絕對不是的動作,就能搞定這題。
實際計算:
int_0^1 (3t-3t^2)(6t-6t^2) dt = int_0^1 18t^2(1-t)^2 dt = 3/5
第二題搞定
最後一題,曲線長度,翻出微積分公式,兩分鐘便可搞定
L(t) = int_0^a sqrt( x'(t)^2 + y'(t)^2 ) dt
= int_0^a sqrt(9-36t+72t^2-72t^3+36t^4) dt (這裡要用點通靈才能搞定這個根號)
= int_0^a 3( 2t^2 - 2t + 1 ) dt
= 2a^3 - 3a^2 + 3a
那麼,問題來了,雖然能解這個問題,但有沒有更好的解法?
畢竟在第三題中那個結果竟然能神奇的配方?巧合嗎?我不這麼認為。
但暫時我也沒想到更好的解法,因此先保留。
作者: svool (svool)   2025-09-28 22:22:00
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