曾加,回答收藏数已达30w。公众号:PlusZeng 不邀自来。【长回答,多图预警】 这明明是一个很严谨的数学问题好么!开脑洞时,也要注意条理呀~ 既然大家都管这个巨人叫铁柱哥,那就叫铁柱哥吧。 铁柱哥是个有理想、有情怀的人,他毕生最大的梦想,就是自己能被世界上所有眼睛没瞎的人用肉眼看到,为了这个理想,他愿意做任何事情。 情况 1:铁柱哥直挺挺地站在地球上。 显然,铁柱哥无论多高,总是有半个地球的人是看不到他的。 (借用 @魏知的图) 情况 2:铁柱哥不直挺挺地站在地球上。 为了简化问题,假设地球是个严格的球体,R=6371 km。 以太阳系为参照系。 首先呢,地球可是会自转的。只要铁柱哥足够有耐心—— 情况 2.1:铁柱哥要在 1 年内被所有人看到 看,天边那轮圆圆的太阳!你知道吗?世界上所有的东西,在一年内,都会被它的光芒普照! 所以,铁柱哥只要是一个太阳上的一个 质点,就可以被所有人看到哦。很容易嘛~ 可铁柱哥不满意了,他想,这也太没出息了,我要在让地球上的所有人尽快看到我—— 情况 2.2:铁柱哥要在 1 天内被所有人看到 看起来似乎没什么差别,但你要知道,有两个点是很棘手的,一个是北极点,一个是南极点。在这两个点上的人,它们的天空,可是隔了1个地球那么远的! 所以,铁柱哥至少要有地球直径那么大,才能同时让北极人和南极人同时看到。 事实上,这么高的铁柱哥,直挺挺地像棍子一样站着,就可以了: 铁柱哥微微地点了点头,想,这才是我铁柱哥的风范嘛!可是—— 于是,铁柱哥提出了终极目标—— 情况 2.3:铁柱哥要在同一时刻被所有人看到 显然,现在的铁柱哥,不可能再直挺挺地站着了,因为如果这样,无论他多高,地球背面的人一定是看不到他的。 怎么办? 看起来,把自己的身子绕地球一圈就可以了( @刘正茂 ),可惜,这是不正确的。 若铁柱把身子绕着赤道转了一圈,北极点的人依然看不到他; 若铁柱把身子绕着本初子午线转了一圈,下面这个地方的人依然看不到他: *铁柱哥的心理活动* “如果地球是二维的,那该多好啊!” 铁柱心想。 该问题的二维简化问题的答案是 如下图所示,上边部分紧贴圆,长度为 ,下半部分为两条平行的圆的切线,长度为 。 *铁柱哥回到了现实* 那,该怎么办? 伟大的铁柱又怎么会被难倒呢! “我是三维的,又怎能屈服于二维平面!” 在追求完美的铁柱哥的脑海里,迅速地闪现了几个名词: 正四面体……立方体……正八面体……正十二面体……正二十面体…… 最后,他把目光停在了 正八面体 上。 球外切正八面体!就是这样! 于是,铁柱把自己蜷缩成了这副模样—— (地球内切于正八面体ABCDEF,铁柱的长为5倍的正八面体变长) 在这个结果下,铁柱的长度是: (P.S. 正四面体需要 ,立方体需要 ,均大于此值) 这是什么样的一个长度呢?—— 5 个铁柱,可以从地球连到月亮。 铁柱哥咬咬牙,长到了月地距离的1/5,终于实现了让世界上所有人同时看到的夙愿。 真是完美的结局。 —————————— 可是,这,铁柱真的必须长到那么高吗? 鄙人智商有限,只能想到 的方案。 可是,这么经典的一个问题,大牛们怎么可能没有研究过呢! 经查询,该问题在 2003 年已被俄罗斯数学家 V. A. Zalgaller 解决。 (感谢 @RAINBOW zyop 提供的资料) 如下图所示: 满足条件的最小曲线是 ,其中 已在图中给出, 是 关于线段 的中心对称曲线。 (具体的参数详见原论文,下附) 曲线 的总长度为 这个距离大约是月地距离的 1/6。 特别地, 如果要求铁柱的脚站在地球上,则 如果要求铁柱的头和脚都在地球上,则 铁柱哥心中的疑问,终于得到了彻彻底底的解决。 参考文献: Shortest inspection curves for a sphere. A. Zalgaller .Zap. Nauchn. Sem. POMI, 2003, Vol. 299: 87–108(原论文:俄语版) SHORTEST INSPECTION CURVES FOR THE SPHERE,V. A. Zalgaller, Journal of Mathematical Sciences, Vol. 131, No. 1, 2005 : 5307-5320 (翻译:英语版) 若需全文转载本回答: 若非商业用途,请务必注明作者及回答链接,并私信通知我; 若商业用途,请务必先征询我的意见! 对违反者,我将保留追究的权利。谢谢理解! 查看知乎原文