钟表有没有时针,分针,秒针,互成120°的情况(不论是不是整数秒)?

青衫磊落11

答:这个是不存在的呢!


我们来简单分析一下就知道。

我们把时钟走过的角度,转化为方便处理的方程,首先我们注意到:

1、分针的角速度,是时针的12倍;

2、秒针的角速度,是分针的60倍;

3、秒针的角速度,是时针的720倍;



然后我们就可以进行分析了!


一、我们先来考虑第一种情况

就是顺时针方向,分别是时针—分针—秒针的情况,它们两两间隔120°,假设时针走过x度(1≤x<360)。



那么时针和分针的,时针和秒针可分别建立方程:

x+120+360n=12x……(1)

x+240+360k=720x……(2)

其中n为已过的整数小时(0≤n<12);k为已过的整数分钟(0≤k<720),并满足n=60k

这是一个三元一次限制性方程,很容易判断x在[1,360)之间无解,所以第一种情况当中,是找不到我们所需状态的。


二、其他情况

同样的方法,当顺时针方向,分别是三颗指针的其他组合顺序时,也会得到无解(这里省略具体过程)。



之所以都无解,是因为时针和分针呈120°的组合是有限的,从12点整开始,每过一分钟,就有两次时针和分针夹角为120°的情况,12小时就有1440次。

每种情况下,都唯一确定了秒针的位置,秒针没有任何可调节的余地,三者满足的关系在这1440次内都无解,所以不可能出现时针、分针和秒针,互呈120°的情况,对非整数秒也是成立的,除非表坏了!



艾伯史密斯

答案是没有,三根针永远不会互成120°。当然了,这个钟必须是三根针每时每刻都在动,因为有些钟表是秒针绕一圈结束,分钟才会动一格。

下面列出具体的数学证明:

我们以钟表盘面建立极坐标12点方向为正,顺时针角度为正。



(上图)为了方便,我们设三根指针长度都为1

秒针为OA,坐标为(1,α)

分钟为OB,坐标为(1,β)

时针为OC,坐标为(1,γ)

每个指针的角速度我们容易知道,因此每时每刻动了多少角度,我们就可以列出式子(下图

而我们知道,当长度为1的三根指针互成120°时,等同于三个指尖的互相距离为根号3(下图)

为了证明结论是不可能。

因此我们需要证明存在一种情况:

即当某两根针尖相距根号3的所有可能条件下,其中一根针尖不能和剩下的一根距离等于根号3(见下图)

计算发现:




即当分钟和时针成120°时,秒针永远不可能和分钟也成120°

所以不存在三针互成120°的情况。

ps:除了证明不能成120°外,有了这些等式,我们还可以求任意情况下指针的关联位置,或者一些其他情况。

期待您的点评和关注哦!


赛先生科普

以上回答说“不可能”的,都忽略了一个细节:钟表的时针与分针是联动的,即,我们手动调时间时,无论前进还是后退,都是一小时对应时针30度分针360度。但是,注意,秒针是独立运转的!虽然正常运行时,秒针的角速度与分针有对应关系,但是它们的初始偏转角是没关联的,可以调到任意的角度。换而言之,12:00:00:00时,时针分针重叠在正北方向,但秒针可以是任意角度,机械式的钟表的秒针就是这样的,只能用来计量速度,不能用来计量数字,利用这个BUG,是可以达到目的的!


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