題目描述:
在一天的 24 小時中,時鍾的時針、分針和秒針完全重合在一起的時候有幾次?都分別是什么時間?你是怎樣算出來的?
分析與解答:
只有兩次。
假設時針的角速度是 ω(ω=π/6 每小時),則分針的角速度為 12ω(2π 每小時),秒針的角速度為 720ω(120π 每小時)。分針與時針再次重合的時間為 t,則有 12ωt-ωt=2π,t=12/11 小時,換算成時分秒為 1 小時 5 分 27.3 秒,顯然秒針不與時針、分針重合,同樣可以算出其他 10 次分針與時針重合時秒針都不能與它們重合。只有在正 12 點和 0 點時才會重合。將時針視為靜止,考查分針,秒針對它的相對速度:
1)12 個小時作為時間單位「1」,「圈/12 小時」作為速度單位,則分針速度為 11,秒針速度為 719。
2)由於 11 與 719 互質,記 12 小時/(11×719)為時間單位 Δ,則分針與時針重合當且僅當 t=719kΔk∈Z,秒針與時針重合當且僅當 t=11jΔj∈Z。
3)而 719 與 11 的最小公倍數為 11×719,所以若 t=0 時三針重合,則下一次三針重合必然在 t=11×719×Δ 時,即 t=12 點。