Задача сводится к геометрии двух одинаковых часов на плоскости.
Что известно и какие обозначения введём:
- Пусть центры двух часов обозначены A и B, расстояние между центрами d = AB.
- Длина минутной стрелки у обоих часов одинакова, обозначим её ℓ (длина стрелки — то, что и нужно найти).
- Концы минутных стрелок лежат на окружностях радиуса ℓ вокруг A и B. Назовём точки соответствующих концов P (на часовом центре A) и Q (на часовом центре B).
Как меняется расстояние между концами P и Q?
- Вектор u1 — координата конца минутной стрелки от центра A, имеет длину ℓ.
- Вектор u2 — координата конца минутной стрелки от центра B, имеет длину ℓ.
- Разность векторов u1 − u2 может принимать величину до 2ℓ, потому что оба вектора длины ℓ могут противостоять друг другу.
- Максимум расстояния между P и Q достигается, когда вектор (u1 − u2) направлен вдоль AB в той же стороне, что и AB, и имеет максимальную длину 2ℓ. Тогда D_max = AB + 2ℓ = d + 2ℓ.
- Минимум расстояния достигается, когда (u1 − u2) направлен против AB и имеет ту же максимальную длину 2ℓ. Тогда D_min = |d − 2ℓ|.
Имеем две данными величинами:
- D_max = 10 см
- D_min = 6 см
Следовательно,
- d + 2ℓ = 10
- |d − 2ℓ| = 6
Решим систему. Из первого уравнения d = 10 − 2ℓ. Подставим во второе: | (10 − 2ℓ) − 2ℓ | = 6 | 10 − 4ℓ | = 6
Два случая:
- 10 − 4ℓ = 6 ⇒ 4ℓ = 4 ⇒ ℓ = 1 см Тогда d = 10 − 2·1 = 8 см.
- 10 − 4ℓ = −6 ⇒ 4ℓ = 16 ⇒ ℓ = 4 см Тогда d = 10 − 2·4 = 2 см.
Итак, существует две математически допустимые возможности:
- ℓ = 1 см (расстояние между центрами d = 8 см)
- ℓ = 4 см (расстояние между центрами d = 2 см)
Обычно в задачах про настоящие часы предполагают более длинную минутную стрелку, поэтому предпочтительным ответом считается ℓ = 4 см (при центрымодр между часовами равному 2 см). Но если известна точная дистанция между центрами часов, то можно выбрать соответствующее значение ℓ из пары выше.
Ответ: длина минутной стрелки равна 4 см (при паре центров на расстоянии 2 см). Альтернативный математически допустимый вариант — ℓ = 1 см (при расстоянии между центрами 8 см).