平日看着牆上掛着的時鐘,時針和分針轉起來,兩針形成的角度都有點分別,有時也會問起,究竟兩針形成的角度是多少呢?這次分享一道關於鐘面的時針與分針的問題,也談談一些相關的問題。

問 題:鐘面上6時45分,時針和分針之間的角度是多少?

答 案:先留意分針每分鐘是360o ÷ 60 = 6o,時針每分鐘是360o ÷ 12 ÷ 60 = 0.5o,鐘面上連續兩個數字之間是360o ÷ 12 = 30o。分針由12字的位置,走了45 × 6o = 270o。時針則由6字的位置,走了0.5o × 45 = 22.5o,而由12字到6字是6 × 30o = 180o。故此兩針之間是270o - 180o - 22.5o = 67.5o。

解題過程中,算出了每分鐘分針和時針分別走了6o和0.5o,連續兩數字之間相差30o,這些基本的知識,在鐘面上時針分針的問題常常出現。撇開做數學題,這些也可以視為一些基本常識。

解題講到兩針相差67.5o,進一步也可以問,那麼兩針形成67.5o的時間,是不是就只有這個時間呢?不難發現,每個小時裏,大部分情況下,都會有兩次這樣的機會。比如6時裏,除了6時45分外,另外一個時間,就是分針未到6字前的情況,例如6時後過了x分鐘的話,那樣兩針之間是67.5o,就可列出方程180o + 0.5ox - 6ox = 67.5o,解得x = 20[5][11] ,即該時間是6時20[5][11] 分。

是不是每小時,都有兩次兩針之間形成67.5o呢?也不是的,比如2時多的時候,固然在分針剛掃過時針後不久,就會有一次兩針形成67.5o的情況,這個是易知的,只是到了差不多3時的時候,分針也要過了3時,才有另一次形成相關度數的情況。這個也可以算一算的,就是2時後過了t分鐘,那樣即將到3時的時候,兩針之間的角度,就可以列出360o -6ot + 60o + 0.5ot = 67.5o,可解得t = 64[1][11] ,但t只能小於60,因此2時裏只有一次兩針之間是67.5o的情況。

提到2時只有一次這樣的情況,也自然會想起,哪幾個小時是一次,哪幾個小時是兩次呢?這個要分析下去也是可以的,有興趣的讀者可以試試,大致上來說,在數字12左右的小時,比如9時、10時、11時、12時、1時、2時左右,就單獨抽出來想想看,其餘的都可以。

剛才提到的角度是,若是改成其他角度,也可以問起,哪幾小時只有一次兩針形成該角度的問題。其實也未必要時刻去解方程,比如剛才9時的情況,9時0分時,兩針之間是90o,這是易知的,在分針與時針重疊前,自是有一次67.5o的情況,只是分針過了時針之後,兩針之間角度增加,即使到了10時,兩針之間還只是60o而已,未到67.5o。由此可知,9時之內也只是有一次。

大概是因為時鐘太常見,時鐘相關的奧數題也挺多的,這樣也許可以令同學在平常的生活裏找到多些數學的趣味。在新的一年裏,願時鐘也時刻提醒同學們要珍惜光陰,努力學習! ■張志基

簡介:奧校於1995年成立,為香港首間提供奧數培訓之註冊慈善機構(編號:91/4924),每年均舉辦「香港小學數學奧林匹克比賽」,旨在發掘在數學方面有潛質的學生。學員有機會選拔成為香港代表隊,獲免費培訓並參加海內外重要大賽。詳情可瀏覽:www.hkmos.org。

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