圆弧追逐博弈
https://stason.org/TULARC/self-growth/puzzles/181-geometry-duck-and-fox-p.html https://www.maplesoft.com/support/help/view.aspx?path=MathApps/TheDuckAndFoxPuzzle
鸭子在半径为 \(r=1\) 的圆形湖的中心,可以在湖上自由移动。狐狸在湖岸,只能沿湖岸奔跑。鸭子、狐狸的最大速率分别为 \(v=1\) 和 \(kv \ (k > 1)\)。鸭子到达岸边后就能立即飞走,在水中不能起飞。狐狸的目标是在鸭子到达岸边时抓到之,鸭子的目标是在到达岸边时避免被抓到。记某时刻鸭子与圆心的距离为 \(\rho\),且鸭子所在半径与狐狸所在半径之间的较小夹角为 \(\theta\)。
- 求证:鸭子有策略到达状态 \((\rho, \theta) = (\frac{1}{k}, \pi)\)。
- 求证:鸭子有策略在到达岸边时避免被抓到,当且仅当 \(\sqrt{k^2 - 1} - \arccos (\frac{1}{k}) < \pi\)。
- 若 \(k\) 满足狐狸恰好能够抓到鸭子,求直到抓到鸭子累积经过的时间。