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PROJECT EULER · #0431

空余体积为平方数的粮仓

Square Space Silo

仅题目 · 待解原题 ↗

农夫 Fred 准备在农场安装一座新粮仓。他痴迷于一切与正方形有关的东西,因此发现粮仓是圆形时十分沮丧。安装公司的代表 Quentin 解释说,他们只生产圆柱形粮仓,但指出粮仓坐落在一个正方形底座上。Fred 并不满意,坚持要求把粮仓从自己的土地上移走。

机敏的 Quentin 解释说,从上方倒入颗粒状物料时,会形成圆锥形的斜面,它与水平面自然形成的夹角称为休止角。例如,当休止角为 α=30 度,且从粮仓中心倒入谷物时,会朝着圆柱顶部形成一个正圆锥。对于这座直径为 6m 的粮仓,浪费的空间约为 32.648388556m3。不过,如果从顶部一个与中心的水平距离为 x 米的位置倒入谷物,就会形成一个底面弯曲且倾斜的圆锥。他给 Fred 看了一幅图。

0431_grain_silo.png

以立方米为单位,将浪费的空间记为 V(x)。若 x=1.114785284,这个数恰好保留了九位(即三的平方位)小数,则浪费的空间为 V(1.114785284)36。在本题允许的取值范围内,恰好还有另一种选择:V(2.511167869)49。这样,平方数仿佛成了粮仓之王,光彩夺目地坐在谷物顶端。

Fred 为这个巧妙的解决方法欣喜不已,但仔细查看 Quentin 的图纸和计算后,他又变得沮丧。Fred 指出,粮仓的 6 米指的是半径,而不是直径;他的谷物的休止角则是 40 度。不过,如果 Quentin 能为这座实际的粮仓找到一组解,他就十分愿意留下它。

为了满足这位挑剔农夫对平方数的执着,机敏的 Quentin 需要找出所有能使浪费空间的数值为完全平方数的 x。求这些取值的 x,答案精确到小数点后 9 位。

题解待补充

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