一维弹簧的运动(下)
By 苏剑林 | 2014-03-13 | 26431位读者 | 引用在上一篇文章中,我们得到了一维弹簧运动的方程
$$m\frac{\partial^2 X}{\partial t^2}=k\frac{\partial^2 X}{\partial \xi^2}$$
并且得到了通解
$$X=F(u)+H(v)=F(\xi+\beta t)+H(\xi-\beta t)$$
或者
$$X(\xi,t)=\frac{1}{2}\left[X_0(\xi+\beta t)+X_0(\xi-\beta t)\right]+\frac{1}{2\beta}\int_{\xi-\beta t}^{\xi+\beta t} X_1 (s)ds$$
在文章的末尾,提到过这个解是有些问题的。现在让我们来详细分析它。
今天是2014年2月14日,农历正月十五,传统的元宵佳节,祝大家元宵节快乐!
不过虽说是元宵佳节,但是我们这里的习俗却没有闹元宵的,好像在我们这里元宵节就像普通的初一十五一样,惯例地上个香,祭下神而已,唯一特别的地方就是早上妈妈放了个鞭炮,什么汤圆、灯笼、灯谜都没有呢。不过这并不妨碍我欣赏元宵节,印象里好像上学以来这是第一次在家过元宵节。幸好没有参加美国数学建模,不然又少了半个月的假期,少了一次难得的元宵,而多了得不偿失的劳动...
今天也是西方的情人节,但在这里我只强调元宵节。首要原因却不是我目前单身(当然这也是原因之一^_^),而是元宵节是中国传统节日。我这个人有个奇怪的“嗜好”,反正越潮流的东西我越不跟。于是乎,既然那么多人都庆祝着西方节日(什么万圣节、圣诞节、情人节),那么我就偏不凑这个热闹。我又想起了去年圣诞前夕有个师弟过来向我们宣传和推销圣诞的东西,被我批了一顿,我直言说“你为什么不等元旦再来?”。我想,如果哪一天,我也有机会庆祝情人节,我也只是庆祝中国的情人节,总感觉中国的情人节美多了:七夕,Qixi Festival,多美!不论是典故还是习俗都更美~
视频演示:费曼的茶杯
By 苏剑林 | 2014-02-07 | 18742位读者 | 引用Project Euler 454 :五天攻下“擂台”
By 苏剑林 | 2014-06-27 | 28282位读者 | 引用进入期末了,很多同学都开始复习了,这学期我选的几门课到现在还不是很熟悉,本想也在趁着这段时间好好看看。偏生五天前我在浏览数学研发论坛的编程擂台时看到了这样的一道题目:
设对于给定的$L$,方程
$$\frac{1}{x}+\frac{1}{y}=\frac{1}{n}$$
满足$0 < x < y \leq L$的正整数解共有$f(L)$种情况。比如$f(6)=1,f(12)=3,f(1000)=1069$,求$f(10^{12})$。
这道题目的来源是Project Euler的第454题:Diophantine reciprocals III(丢潘图倒数方程),题目简短易懂,但又不失深度,正符合我对理想题目的定义。而且最近在学习Python学习得不亦乐乎,看到这道题目就跃跃欲试。于是乎,我的五天时间就没有了,而且过程中几乎耗尽了我现在懂的所有编程技巧。由于不断地测试运行,我的电脑发热量比平时大了几倍,真是辛苦了我的电脑。最后的代码,自我感觉已经是我目前写的最精彩的代码了。在此与大家共享和共勉~
上述表达式是分式,不利于编程,由于$n=\frac{xy}{x+y}$,于是上述题目也等价于求$(x+y)|xy$(意思是$x+y$整除$xy$)的整数解。
在查找量子化有关资料的时候,笔者查找到了一系列名为《漫谈几何量子化》的文章,并进一步查询得知,作者为季候风,原来发表在繁星客栈(顺便提一下,繁星客栈是最早的理论物理论坛之一,现在已经不能发帖了,但是上面很多资料都弥足珍贵),据说这是除正则量子化和路径积分量子化外的第三种量子化方法。网上鲜有几何量子化的资料,更不用说是中文资料了,于是季候风前辈的这一十五篇文章便显得格外有意义了。
然而,虽然不少网站都转载了这系列文章,但是无一例外地,文章中的公式图片已经失效了,后来笔者在百度网盘那找到其中的十四篇pdf格式的(估计是网友在公式图片失效前保存下来的),笔者通过替换公式服务器的方式找回了第十五篇,把第十五篇也补充进去了。(见漫谈几何量子化(原文档).zip)
虽然这样已经面前能够阅读了,但是总感觉美中不足,虽然笔者花了三天时间把文章重新用$\LaTeX$录入了,主要是把公式重新录入了,简单地排版了一下。现放出来与大家分享。
在学车的时候,我堂大哥曾问我一道作圆的问题:
平面上给出三个两两相切的圆以及它们的圆心,求作一个圆与这三个圆都相切(尺规作图)。
如果从纯几何的途径入手,我们甚至很难判断这样的圆是否存在。但是我之前似乎已经看过类似的题目,于是很快想到一个名词:反演。反演可以将圆反演成直线(圆过反演点),也可以将圆反演成圆(圆不过反演点),而其他的相切、相交等关系保持不变。对反演后的图形进行相同的反演,就变回原来的图形。本题的难点在于圆太多,利用反演,我们可以将它变为两条直线和一个圆的问题。
假设读者已经有了反演的基本知识,如果没有,请到
http://zh.wikipedia.org/wiki/反演
阅读相关内容。
在讨论了倒立单摆的相关分析之后,胡雄大哥(笔者的一位好友)提出了一个问题:一根均匀杆,当然质量不可忽略,只有一个力(简单起见,可以先假设为恒力)作用在其中一个点上(简单起见,可以假设为端点),那么杆是怎么运动的?
其实笔者学了不少的经典力学,也分析了不少问题,但就是对于力矩、角动量等还是模模糊糊的,对于我来说,大多数经典力学问题就是“作用量+变分”,本题也不例外。为了让题目的实验意义更加明确,不妨将题目改成:
一根中性的均匀杆,它的一个端点带有一个点电荷,那么它(仅仅)在一个均匀电场中的运动是怎样的?
在这里,我们进一步简化,只考虑平面问题。杆属于刚体,为了描述杆的运动,我们需要描述杆上一点的运动,以及杆绕这一点的转动,也就是说,即使只考虑平面的情况,该系统也是有三个自由度的。设杆的带电荷那一端点的坐标为$(x,y)$,为了描述杆的转动,以这一端点为中心建立极坐标系,设杆的极角为$\theta$。设电势的函数为$U(x,y)$,因为只有一点带电(受力),因此势能是简单的。
【备忘】访问Google的几个方式
By 苏剑林 | 2014-06-15 | 35990位读者 | 引用不多说了,我只想喊“无谷歌不搜索”!
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