前法需要研究的范围可能要很大,这里采取第二种做法(请读者一定做一下:沿逆时针或顺时针慢慢旋转几个小角度即可)。易得出结论:只要地面相对平坦,没有地面大起大落情况那么随着旋转角度的不同,三只脚同时落地后,第四只脚与地面距离也不同而逐渐归于落地。注意,旋转中总有两个脚同时着地,而另两个脚不稳定。也就是说,这个距离与旋转角度有关,是旋转角度的函数,于是一个确定的函数关系找到了。不仅如此,我们的问题也顺其自然地转化为:是否存在一角度,使得四个距离函数同时为零?
综上分析,问题可以归结为证明函数的零点的存在性,遂决定试用函数模型予以处理。
请注意上述内容中的黑体字,它实际上蕴涵了使方桌放稳的一些前提条件,而这些往往是下一步我们要做出的假设的部分内容。就此,我们来给出本问题的模型假设如下:
模型假设
1. 桌子的四条腿同长(这个假设显然合理,而且避免了问题与桌腿长度有关使问题变复杂,但在问题分析中没有注意到)。
2. 将方桌的桌脚与地面接触处看成是一个几何点,四脚连线为正方形(这是因为问题本身考虑的是能否四脚着地而与桌腿样式、粗细、质地等无关。象这样将问题抽象化,将易于在数学上进行处理)。
3. 地面相对平坦,即在旋转所在地面范围内,方桌在任何位置至少有三只脚同时着地(自然这是符合实际的合理假设,也是我们在问题分析中注意到了的)。
4. 地面高度连续变化,即可视地面为数学上的连续曲面(这样,所设的高度函数便成为角度的连续函数)。
在上述假设之下,我们所设的高度函数是定义在角度区间
的连续函数,若设角度为
,则可写高度函数为
。至于其模型建立就不在话下了。