科学空间|Scientific Spaces

在之前的一篇向量系列的文章中，我们通过结合物理与向量来巧妙地推导出了曲线（包括平面和空间的）的曲率半径为
$$R=\frac{v^2}{a_c}=\frac{|\dot{\vec{r}}|^3}{|\dot{\vec{r}}\times \ddot{\vec{r}}|}\tag{1}$$
曲率则是曲率半径的导数：$\rho=\frac{1}{R}$。我们反过来思考一下：曲率恒定的平面曲线是否只有圆？

答案貌似是很显然的，我们需要证明一下。

由于只是考虑平面情况，我们先设$\dot{\vec{r}}=(v cos\theta,v sin\theta)=z=ve^{i\theta}$，代入(1)得到
$\frac{\dot{\theta}}{v}=\rho$————(2)

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2011年的高中数学联赛拉开帷幕了...

前些天数学老师找了我们两个重点班的8个人，商量了参加今年数学联赛预赛的事情。大家都同意尝试，同时在我的强烈要求之下，增加了两位同学（一位是我的同桌，另外一位是我心目中的“天才生”）。只是老师也没有组织经验，而我上一年有过参赛经验（本来那是高三的玩意儿，我那时一个高二生瞎搅和进去，居然把高三的几个师兄师姐P下去了，意外呀...^_^），老师就把辅导其他九位同学的任务交给我（艰巨...）。

其实我也没有累积多少数学竞赛的知识，我最感兴趣的数学，几乎都不能在数学竞赛中用到。不过既然报名了，还是得准备准备，因此在网上找了最近几年的高中数学联赛试题和答案来看。顺便放到这里共享，供有需要的朋友下载。

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BoJone记得自己第一次接触三角函数大概是小学五、六年级的时候，那时候我拿来了表姐的初中数学书来看。看到三角函数一章后，饶有兴致，希望能够找到一个根据角度来求三角函数值的方法，可是书本上只是教我去用计算器算和查表，这让我这个爱好计算的孩子大失所望。这个问题直到高一才得以解决，原来这已经涉及到了微积分中的泰勒级数了...

我记得为了求任意角度的三角函数值，我曾经根据30°、45°和60°的正弦值拟合过一条近似公式出来：
$$\sin A \approx \sqrt{\frac{A}{60}-1/4}$$

其中A以角度为单位，大致适用于25°~60°，精度好像有两位小数。当然，这个结果在今天看来是很粗糙的，但是这毕竟是我的“小学的作品”！在此留念一翻。

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有心者会发现科学空间最近的更新慢了...

是的，最近事情有点多。

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2010.07.01-日偏食（点击打开大图）

夏季，我国许多地方阴雨连绵，晴天较少，再加上昼长夜短，因此这段时间可谓是天文观测的淡季。7月的精彩天象也不多，除一次与我国无关的日偏食之外，就是观测条件差强人意的水星东大距了。当然，如果你对观测人造天体感兴趣的话，本月仍可能有进行国际空间站马拉松的机会。不管怎样，希望大家心中探索天文的那股激情永远不会消失^_^

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我们考虑一个球状的星团，并假设它是各向同性的，即距离球心r处的物质密度ρ只与r有关，ρ=ρ(r)。那么，在半径为r的球形区域内的总质量为：
$$M(r)=\int_0^r 4\pi x^2 \rho(x) dx$$

想象有一颗质量比较小的恒星（其实相对于星团总质量，每一颗恒星的质量都很小）在星团的引力作用下运动（就好像太阳系绕着银河系运动一样），且恒星并没有受到其他物质（如星际尘埃等）的阻力。我们之前已经证明过，各向同性的球壳内部的引力是为0的，那么这种情况下的运动就相当于恒星只受到它到球心处的一个球形区域内的质量的引力吸引。根据万有引力定律，选择星团球心为参考系，可以得出
$$\ddot{\vec{r}}=-GM(r)\frac{\vec{r}}{r^3}$$

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明天就要飞去北京参加北京大学天文夏令营了。

参加夏令营本来就是喜事，我满怀着喜悦。然而，喜悦之中却有点伤感。伤感的不是夏令营，而是一种别绪，一种难以看到想见的人的无奈。不管怎样，带着想念，好好参与这次的活动，希望能够收获更多的阅历和经验，同时也是一次对许多人梦寐以求的高校——北京大学的旅游和认识，也算是为明年的高考埋下美丽的伏笔

另一方面，暑假的到来意味着高二的结束，其实，当高考结束的那一天起，我们已经是“准高三”学生了。不少人讨论过高三怎么过，也有不少师兄师姐们向我们描述过高三的死板生活，而我的答案只有五个字：高三，好好活！

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转眼间，为期四天的北京大学天文夏令营就已经结束了。载着不舍的情绪，含着怀念的泪光，挥一挥道别的手，营员们各自踏上了自己归家的路。美好的时光总是如箭般飞逝，纵然有万般无奈与不舍，我们依然为能够拥有这段欢聚的宝贵时光而感到满足。是的，不管我们走到哪里，我们都不会忘记我们曾经相聚过，我们始终没有忘记，在星空的底下有一群人和我一样默默凝视着璀璨的银河；我们也一直在憧憬着，下一次天文聚会的到来。

闭上眼睛，相聚的日子仿佛就是昨天，相聚的情景仿佛就在眼前。一切都是那么美好，那么珍贵。

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