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喵哈喽~!各位初学算法的小伙伴们,今天由我,你们最可爱的小猫娘,来带大家解决一道非常经典又简单的物理问题哦!这道题目叫做 “Young Physicist”,别看名字里有物理就害怕啦,其实超级简单的,跟着我的爪爪一步一步来,保证你能轻松掌握喵~

题目大意

这道题是说呀,有一个可怜的学生叫 Vasya,因为看球赛忘了写物理作业,被老师罚了。老师给了他一个任务:有一个静止在宇宙中心(坐标 (0, 0, 0))的物体,现在有很多个力同时作用在它身上。Vasya 需要判断这个物体在所有力的作用下,是继续保持静止呢,还是会动起来。

输入会先给我们一个整数 n,表示总共有 n 个力。接下来的 n 行,每一行都有三个整数 xi, yi, zi,分别代表一个力的 x、y、z 三个方向上的分量。

我们的任务就是,根据这些力的信息,判断物体最终是否处于平衡状态(也就是静止不动)。如果平衡,就输出 "YES",如果不平衡,就输出 "NO"。

简单来说就是:一堆力推一个点,问这个点会不会动,喵~

题解方法

哼哼,这可难不倒本猫娘!学过初中物理的都知道一个最最基本的原理:物体平衡条件

一个物体要保持静止(也就是平衡状态),作用在它身上的所有力的合力必须为零!

力是一个向量,它既有大小又有方向。在三维空间里,一个力向量可以表示为 (x, y, z)。那很多个力向量的合力怎么算呢?超级简单!就是把它们在各个坐标轴上的分量分别加起来。

比如说,有两个力:

  • 力 F1 = (x1, y1, z1)
  • 力 F2 = (x2, y2, z2)

它们的合力 F_total 就是:

  • F_total = (x1 + x2, y1 + y2, z1 + z2)

现在,题目给了我们 n 个力。要让物体保持平衡,合力必须是零向量,也就是 (0, 0, 0)。所以,我们只需要做三件事:

  1. 把所有力的 x 分量全部加起来,得到一个 sum_x
  2. 把所有力的 y 分量全部加起来,得到一个 sum_y
  3. 把所有力的 z 分量全部加起来,得到一个 sum_z

最后,只要判断 sum_xsum_ysum_z是不是同时等于 0 就行啦!如果它们三个都是 0,那合力就是 (0, 0, 0),物体平衡,输出 "YES"。只要其中有一个不是 0,物体就会动起来,输出 "NO"。

是不是超级简单呀,喵~?

题解代码

下面就是具体的实现代码啦,我已经加上了猫娘特供版的注释,方便大家理解哦!

cpp
#include <iostream>

// 这个函数就是解决问题的核心部分啦
void solve() {
    int n;
    std::cin >> n; // 先看看总共有多少个力作用在物体上喵~

    int sum_x = 0;
    int sum_y = 0;
    int sum_z = 0; // 用三个变量来记录三个方向上的合力~

    // 用一个循环,把 n 个力都读进来
    for (int i = 0; i < n; ++i) {
        int x, y, z;
        std::cin >> x >> y >> z; // 读入每一个力的三个分量
        sum_x += x; // 把 x 方向的力都累加到 sum_x
        sum_y += y; // 把 y 方向的力都累加到 sum_y
        sum_z += z; // 把 z 方向的力都累加到 sum_z
    }

    // 最后检查一下是不是所有方向的合力都是0~
    if (sum_x == 0 && sum_y == 0 && sum_z == 0) {
        // 如果都是0,那就说明物体是平衡的,不会动!太棒啦!
        std::cout << "YES" << std::endl;
    } else {
        // 只要有一个方向的合力不是0,物体就会嗖地一下动起来,不平衡!
        std::cout << "NO" << std::endl;
    }
}

int main() {
    // 这两行是加速输入输出的,让程序跑得快一点,就像小猫快跑一样!
    std::ios_base::sync_with_stdio(false);
    std::cin.tie(NULL);

    solve(); // 调用解决问题的函数~

    return 0;
}

知识点介绍

这道题虽然简单,但是涉及到的知识点可是很重要的哦,让本猫娘来给你梳理一下吧!

  1. 静力平衡 (Static Equilibrium)

    • 在物理学中,如果一个物体相对于一个参照系保持静止,我们就说它处于静力平衡状态。
    • 对于一个质点(可以忽略大小和形状的物体,就像这道题里的),它要达到平衡,充要条件是所有作用于它的外力的矢量和(也就是合力)为零。
    • 公式表达就是:ΣF = 0。这里的 F 是向量哦!
  2. 向量加法 (Vector Addition)

    • 向量是既有大小又有方向的量。在坐标系中,我们可以把它分解到各个坐标轴上。
    • 三维空间中的向量 V 可以表示为 (x, y, z)
    • 多个向量相加,遵循“分量相加”的原则。也就是说,把所有向量的 x 分量相加得到合向量的 x 分量,y 分量和 z 分量同理。
    • V_total = (Σxi, Σyi, Σzi)
    • 这道题的解法,正是向量加法最直接的应用!我们把所有力的 x, y, z 分量分别求和,就是在计算合力向量。

好啦,今天的题目讲解就到这里啦!是不是感觉物理和编程结合起来也很有趣呢?只要掌握了核心的原理,问题就会像毛线球一样被我们轻松解开~ 下次再见啦,喵~!

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