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時間的角度數學謎題

答對率:100%
時間長短針的夾角
0~180度都有可能出現嗎
秒針動一格(分針和時針也跟著動)就算一個角度
  • 較小的夾角
  • 0~180度間的整數
mathlin(派大星星)2014-03-06提供(2015-06-08修改)
來源:想的
看答案
可以的
感謝各位BT的解答
解析就在留言處囉~

解析

我要編輯

(以下推導計算公式)

每過 1 小時,時針走 360/12 = 30 度,
每過 1 分鐘,時針走 30/60 = 0.5 度,分針走 360/60 = 6 度。
如果現在是 H 時 M 分 S 秒,先換算成 H 時 M+S/60 分,
兩根指針從 12 點處往順時針方向算,
時針會位在 H*30+(M+S/60)*0.5 度的地方,
分針會位在 (M+S/60)*6 度的地方,
時針往順時針方向繞 (M+S/60)*5.5-H*30 度就會繞到分針

假設現在想找時針分針夾 X 度的時間,
因為 X 是 0~180 間的整數,S 必須是 0
並且 M 要是偶數,所以設 M = 2m

(接下來會用到同餘運算 a ≡ b (mod m),
可以理解成 a-b 是 m 的整數倍)

先考慮情況是時針往順時針繞 X 度會到分針
計算公式整理一下變成了 (2m)*5.5-H*30 ≡ X (mod 360),
其中 360 是 30 的倍數,代表 (2m)*5.5-H*30 ≡ X (mod 30),
整理得到 11m ≡ X (mod 30),兩側可同乘 11 ,
所以 121m ≡ 11X (mod 30),於是解出 m ≡ 11X (mod 30)

把解出來的 m 代回 (2m)*5.5-H*30 ≡ X (mod 360) 中,
整理得到 30H ≡ 11m-X (mod 360),
由於 30H、11m-X、360 都是 30 的整數倍,
就會有 H ≡ (11m-X)/30 (mod 12)

至於繞逆時針的情況不需要重算,
假想有兩個鐘,一個是正常的,另一個是逆著走的,
不難想像兩個鐘上面相對應的指針是水平方向翻轉的,
所以計算出 12 時 00 分扣掉 H 時 M 分就是另一個時間


(以下為實際計算的例子)

分針和時針夾 X = 123 度,所以 11X = 1353,
要讓 m-11X 是 30 的整數倍只能取 m = 3,
算出 M = 2m = 6 以及 (11m-X)/30 = -3,
要讓 H-(11m-X)/30 是 12 的整數倍只能取 H = 9,
所以算出來是 9 時 06 分,
計算 12 時 00 分扣掉 9 時 06 分,得到 2 時 54 分,
所以在 2 時 54 分和 9 時 06 分,都是夾 123 度。

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