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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:
几何和二分的混合体
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
#include<iostream> #include<cstdio> #include<cmath> using namespace std; #define exp 0.000001 double len,l,n,c,h,r,low,high,s; int main() { while(1) { scanf("%lf%lf%lf",&l,&n,&c); if(l==-1 && n==-1 && c==-1) break; len=(1+n*c)*l; low=0; high=l/2; while(high-low>exp) { h=(high+low)/2; r=(4*pow(h,2)+pow(l,2))/(8*h); s=2*r*asin(l/(2*r)); if(len>s) low=h; else high=h; } printf("%0.3lf\n",low); } return 0; }