连续反弹时速度保留比例如何累积:保留比例4/5的十次弹跳·练习20
弹跳道具每次碰撞后保留一部分速度,重复多次后剩余量会按乘法减少。把每次都减去第一次损失量,会得到完全不同的过程,甚至产生不符合规则的负速度大小。
本篇使用一组可以手算或逐行复查的虚构游戏记录。先读清操作顺序与边界,再看完整过程;它不是某一款现有游戏的隐藏公式,也不要求读者安装工具。
规则与输入
道具在同一高度的水平面反复竖直碰撞,每次弹起的速度大小等于撞击前大小乘固定比例。忽略空气阻力,回到同一高度时速度大小恢复为本次弹起大小。只记大小,不把向上向下的方向符号混在其中。
首次撞击前速度大小50,每次保留4/5
逐步计算与结果
第1次撞击前速度大小50,本次保留4/5,弹起速度40;相对首次撞击前速度所对应的理想弹起高度比例为16/25,并非速度比例本身。
第2次撞击前速度大小40,本次保留4/5,弹起速度32;相对首次撞击前速度所对应的理想弹起高度比例为256/625,并非速度比例本身。
第3次撞击前速度大小32,本次保留4/5,弹起速度128/5;相对首次撞击前速度所对应的理想弹起高度比例为4096/15625,并非速度比例本身。
第4次撞击前速度大小128/5,本次保留4/5,弹起速度512/25;相对首次撞击前速度所对应的理想弹起高度比例为65536/390625,并非速度比例本身。
第5次撞击前速度大小512/25,本次保留4/5,弹起速度2048/125;相对首次撞击前速度所对应的理想弹起高度比例为1048576/9765625,并非速度比例本身。
第6次撞击前速度大小2048/125,本次保留4/5,弹起速度8192/625;相对首次撞击前速度所对应的理想弹起高度比例为16777216/244140625,并非速度比例本身。
第7次撞击前速度大小8192/625,本次保留4/5,弹起速度32768/3125;相对首次撞击前速度所对应的理想弹起高度比例为268435456/6103515625,并非速度比例本身。
第8次撞击前速度大小32768/3125,本次保留4/5,弹起速度131072/15625;相对首次撞击前速度所对应的理想弹起高度比例为4294967296/152587890625,并非速度比例本身。
第9次撞击前速度大小131072/15625,本次保留4/5,弹起速度524288/78125;相对首次撞击前速度所对应的理想弹起高度比例为68719476736/3814697265625,并非速度比例本身。
第10次撞击前速度大小524288/78125,本次保留4/5,弹起速度2097152/390625;相对首次撞击前速度所对应的理想弹起高度比例为1099511627776/95367431640625,并非速度比例本身。
第十次速度大小2097152/390625,理想高度比1099511627776/95367431640625,每次相对于上一次乘比例。
怎样独立复核
第几次反弹后的速度应为初始撞击速度乘保留比例的相应次方。与首次撞击前相比,最高弹起高度的比例等于速度比例的平方,因为这里假设重力固定且没有其他耗散。
这是理想化练习规则,不用它预测真实器材的反弹。比例在零和一之间时速度逐步下降,但数学上的分数不一定在有限次内精确到零;实际游戏可以另设停止阈值,本例没有偷偷加入这个阈值。
练习时可以只改变一个输入,再预测哪一步会最先改变。保留中间记录,检查空状态、相等数值和刚好落在边界的情况。最终结果碰巧相同,并不能证明两个过程等价;反过来,采用不同规则得出不同结果,也不应立即视作程序故障。
