时针与分针夹角问题

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时针与分针夹角问题
江苏 庄亿农
相信同学们对时种一定非常熟悉,不知你注意到没有,这小小的种面上也蕴含着丰富的数学知识。

下面就从时针与分针在运动过程中的夹角问题谈起,以探求它们在运动中的规律。

一、整点时刻两针的夹角
因为整点时,分针始终指向12,所以可把分针看作角的始边,时针看作角的终边,时针旋转一周(360º)需要12个小时,所以时针每小时旋转的角度为360º÷12=30º。

由于我们现在研究的角都是小于平角的角,所以在1到6小时,两针的夹角为(30n)º(n=1,2,…,
6);在7到12小时,两针的夹角为(360-30n)º(n=7,8,…,12)。

显然,任意整点时刻时针与分针的夹角我们都可以通过上面的两个公式求出来,如3点时, 两针的夹角为(30×3)º=90º;9点时两针的夹角为(360-30×9)º=90º;可见当3点或9点时, 两针的夹角都为90º,这就说明了在不同时刻, 种面上两针的夹角可能相等。

二、任意时刻两针的夹角
为了研究问题方便起见,我们不妨设m 点n 分, 两针的夹角为α。

我们知道时针每小时旋转30º,则每分钟旋转)2
1()6030(=︒º,而分针每分钟旋转6º,所以两针的夹角就是两针旋转的角度之差的绝对值,即α=︒-︒+︒)6()21
()30(n n m ;当α大于180º时, 两针的夹角为360
º减去上式.
例1:分别求(1)5时12分,(2)11时10分时, 时针与分针的夹角.
解:(1)当m=5, n=12时, α=︒⨯-︒⨯+︒⨯)126()1221()530(=84º,所以时针与分针的夹角为84º.
(2) 当m=11, n=10时, α=︒⨯-︒⨯+︒⨯)106()1021()1130(=275º,360º-275º=85º, 所以时针与分针的夹角为85º.
例2:(1)求出在3时和4时之间, 时针与分针何时成直角?
(2)在10时和11时之间, 时针与分针何时成150º角?
解:(1)将m=3, α=90º代入α=︒-︒+︒)6()21
()30(n n m ,得n=0,或11
832,即在3时整或3时11
832分时, 时针与分针何时成直角. (2) 将m=10, α=150º代入α=︒-︒+︒)6()21
()30(n n m ,得n=27113或8111
9,其中81119超过了60,不在两个连续整点之间,应舍去,所以在10时2711
3分时, 时针与分针成150º角.。