1,每層球心正三角形排列。

每列間距是√3/2,一層填充率極限是π/(2√3),

每層間距是√2/√3。

2,每層球心正方形排列。

每列間距是1,一層填充率極限是π/4,

每層間距是√2/2。

3,兩種方法的比較

每層極限填充比,π/(2√3):(π/4)=2:√3,

層數比,1/(√2/√3):(1/(√2/2))=√3:2。

可以看到,當n無限大時,二者體積填充效率趨於一致的。

但對任何一個正整數n,列和層都只能是整數,二者實際填充效率是很難一致的。

對於n=10。

正三角形排列如下

一層中,9/(√3/2)≈√108≈10.39,可排11列,10.6+9.5=105,

10√3/2+1.5>10,故相鄰的另一層只能排10列。10.5+9.5=95;

9/(√2/√3)=√121.5≈11.022,可以排12層。

105.6+95.6=1200。

每層正方形排列如下

一層中,10列或9列

10.10=100,或9.9=81

9/(√2/2)=√162≈12.727,可以排13層。

100.7+81.6=1186。

二者結合,

10(√2/2)+1+1+√3/2<10,

100.6+81.5+105+95=1205。

8(√2/2)+1+1+3(√3/2)>10。


謝邀,參考六方晶系的晶體結構。晶胞的空間填充率約為74.05%,被高斯證明為最緊緻的球體填充結構。直徑為1的球體體積為0.5236,體積為1000的立方體有740.5的體積被球體佔據,得出空間內約有1413.3個球體。以上是估算

ABC分別是三層填充的球體。


謝邀。

看到各位大神把我想說的都說了,那我就補充說明一下為什麼可以鋪13層。

首先,我們要求的是一排球減去兩排球相抵消的部分的高度:

因為我們是在10*10的上面鋪了一層9*9,所以我們可以取它的一部分,即2*2的球上面放了一個球。

連接5個球心,得到一個類似於金字塔的立體圖形。我們取這個金字塔的四分之一,然後補成長方體,其長、寬、高和對角線分別為a、b、c、d。如下圖:(畫功捉急,見諒)

我們要求的目標是c,而a、b、d是已知的(分別為1/2,1/2,1)。那麼根據三維勾股定理公式:a^2+b^2+c^2=d^2,即可得出c=√(1/2),約為0.707。

我們把(10-1)除以0.707,取整後+1,即可得出能放13排。

那麼可不可以把其中一排9*9換成10*10呢?答案是不行。

因為3*1+10*0.707=10.07,就大於10了。

所以最後答案就是1186個。


一個 10*10 的正方形里,最多可以放多少個直徑為 1 的圓?

在10*10*10的立方體內,最大能放進多少個直徑為1的球體?

看了這兩個問題下的回答,根據這些答案計算了下這個問題。

根據我算的結果應該能放下1211個(放3層第三種和10層第一種,計算結果在圖4中有,圖4)(如果沒計算錯),不知道是不是最多。適用於剛性小球和不變形的立方體(立方體沒有厚度,能和邊界相切。不抬杠)。

1、第一种放法

先放100個再放81個,放法如圖1。兩層的間距為2^0.5/2。

圖1

2、第二种放法(主要是紅圈位置能不能放下一個球)

先放105個,再放95(紅圈處不放就只有85個)個。放法如圖2。兩層的間距為6^0.5/3。

圖中畫紅色圓圈的位置是可以放下一個小球的,當像圖中那樣球體相切時(排列緊密相鄰的球體都相切)1球及其所在列和紅圈位置的球體的球心在同一平面,其餘9個位置同理。應該屬於六方最密堆積(沒學過)

圖2

3、第三种放法

先放106個(根據前面10*10放圓的問題可以知道最多能放106個),再放94個。放法如圖3.兩層間距取第二種6^0.5/3。

圖3

4、兩種情況(2和3先算一種)都考慮。

4中情況結果如圖4所示。圖中序號不對(懶,不想改了),1球心正四面體為第二种放法,2球心正四面體和正四稜錐為第三种放法,3球心正四稜錐為第一种放法。後面是放的層數和高度。粉紅色為高度不大於10的,紅色為極值。可以看到第二種和第三種方法在偶數層相同,奇數層時第三種多一個。對於1186的放法,根據圖4可以將最上面的一層放到105或106就直接pass了(可以看看10*10放圓的。還有空間可以利用)。

圖4中下面三組數據,第一組是高度計算,第二組和第三組是數量計算。圖中有五种放法。

圖4

還有一個沒有計算圖2紅圈位置小球的(可能會有錯誤),圖5

圖5

最底層放10x10=100個,第二層放9x9=81個(每個球放在第一層相鄰四個球的中間),第三層放100個,第四層放81個,依此類推,只需要算出總共可以放幾層。結果是13層。

故總共是100x7+81x6=1186個

剛開始看到竹光的回答覺得好牛逼 各種高大上的學術名詞,什麼六方晶胞,什麼高斯證明 ,看到最後結果我笑死了,結果都算錯了還有傻逼贊同,最看到他介紹就一個中學逗逼裝作自己知道很多一樣 ,這讓我想到有些中國所謂的「專家」,其實都是磚家草包,我勸有些自以為是的學生 最好別讀書讀傻了


來鑽個空子,問題中沒提到怎麼把球裝進去,可以把球磨碎了裝啊,一個球的體積是π/6,立方體規格是10×10×10,除法嘛

抖機靈,輕噴。



仁者見仁,智者見智,真理往往掌握在少數人手上


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