大球上布满小球的问题
在一个半径为R的大球表面吸附覆盖了很多半径为r的小球,最多能吸附多少个小球来盖满表面?
设“盖满”的意思是指在大球表面尽量铺仅1层小球的的最多数。这个问题的一般严格解尚未解决。有算法可以求解任意R/r时个数的值,但尚不是多项式有效的。[1] 对于R/r较小时有一些严格结果[2],对于R/r非常大时显然可以估算,显然有个数小于并接近 4*(R+r/r)^2。
对于理解为在大球心位置看不到外面的直射光线,也可参考[2]。 [1] S。 Basu: New results on quantifier elimination over real closed fields and applications to constraint databases, J。
ACM 46 (1999) 537-555。 [2] P。Brass, W。Moser, J。Pach: Research Problems in Discrete Geometry, Springer, 2005, page 31-32 。
这个问题如果是求近似值,就是34年前,高分子物理老师要我求解过的问题。 当然,我们的前提是大球半径与小球半径之间的差别是非常悬殊,在局部范围看就好像是乒乓球挤在乒乓球台上。 这时,我们最关心的是每个乒乓球所占据空间的大小,这当然要比乒乓球本身的体积要略为大一点,因为包括了一定的空隙(它不是长方体,长方体之间可以没有空隙)。 当时我做的项目是多层吸附,现在你指明是单层吸附,那么问题要简单得多。 每个半径为r的乒乓球所占据的区域是边长为 (2/√3)r 的正六边形,面积为 (2√3)r^2 的大小。 由于小球中心分布在以大球中心为中心,半径为 R+r 的球面上,这个虚拟大球面的总面积为 4π(R+r)^2 。 所以吸附的小球数量N≈[4π(R+r)^2]/[(2√3)r^2]。
{4л(R+r)/2лr}*2/3
答:“小球推动大球转”指的是中美建交史 上的一段佳话,即乒乓外交。1971年3月, 中国和美国同时参加了在日本举行的第31届 世界乒乓球锦标赛。比赛期间,有这样一幕...详情>>
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