转载请注明出处:優YoU http://user.qzone.qq.com/289065406/blog/1301845324
大致题意:
一根两端固定在两面墙上的杆 受热弯曲后变弯曲
求前后两个状态的杆的中点位置的距离
解题思路:
如图,蓝色为杆弯曲前,长度为L
红色为杆弯曲后,长度为s
h是所求
依题意知
S=(1+n*C)*L
又从图中得到三条关系式;
(1) 角度→弧度公式 θr = 1/2*s
(2) 三角函数公式 sinθ= 1/2*L/r
(3) 勾股定理 r^2 – ( r – h)^2 = (1/2*L)^2
把四条关系式化简可以得到
逆向思维解二元方程组:
要求(1)式的h,唯有先求r
但是由于(2)式是三角函数式,直接求r比较困难
因此要用顺向思维解方程组:
在h的值的范围内枚举h的值,计算出对应的r,判断这个r得到的(2)式的右边 与 左边的值S的大小关系 ( S= (1+n*C)*L )
很显然的二分查找了。。。。。
那么问题只剩下 h 的范围是多少了
下界自然是0 (不弯曲)
关键确定上界
题中提及到
Input data guarantee that no rod expands by more than one half of its original length.
意即输入的数据要保证没有一条杆能够延伸超过其初始长度的一半
就是说 S max = 3/2 L
理论上把上式代入(1)(2)方程组就能求到h的最小上界,但是实际操作很困难
因此这里可以做一个范围扩展,把h的上界扩展到 1/2L ,不难证明这个值必定大于h的最小上界,那么h的范围就为 0<=h<1/2L
这样每次利用下界low和上界high就能得到中间值mid,寻找最优的mid使得(2)式左右两边差值在精度范围之内,那么这个mid就是h
精度问题是必须注意的
由于数据都是double,当low无限接近high时, 若二分查找的条件为while(low<high),会很容易陷入死循环,或者在得到要求的精度前就输出了不理想的“最优mid”
精度的处理方法参考我的程序
1 //Memory Time
2 //244K 0MS
3
4 #include<iostream>
5 #include<math.h>
6 #include<iomanip>
7 using namespace std;
8
9 const double esp=1e-5; //最低精度限制
10
11 int main(void)
12 {
13 double L,n,c,s; //L:杆长 ,n:温度改变度 , c:热力系数 ,s:延展后的杆长(弧长)
14 double h; //延展后的杆中心 到 延展前杆中心的距离
15 double r; //s所在圆的半径
16
17 while(cin>>L>>n>>c)
18 {
19 if(L<0 && n<0 && c<0)
20 break;
21
22 double low=0.0; //下界
23 double high=0.5*L; // 0 <= h < 1/2L (1/2L并不是h的最小上界,这里做一个范围扩展是为了方便处理数据)
24
25 double mid;
26 s=(1+n*c)*L;
27 while(high-low>esp) //由于都是double,不能用low<high,否则会陷入死循环
28 { //必须限制low与high的精度差
29 mid=(low+high)/2;
30 r=(4*mid*mid+L*L)/(8*mid);
31
32 if( 2*r*asin(L/(2*r)) < s ) //h偏小
33 low=mid;
34 else //h偏大
35 high=mid;
36 }
37 h=mid;
38
39 cout<<fixed<<setprecision(3)<<h<<endl;
40 }
41 return 0;
42 }