Естественные науки
Из двух правильных n- угольников один вписан в другой. При каких значениях отношения длин их сторон это возможно?
Постарайтесь осуществить такое вписание для общего случая.
> Постарайтесь осуществить такое вписание для общего случая.
Надеюсь, имелась в виду реализация, а не демонстрация реализации. Тащить сюда картинку мне просто не хочется, ни в каком виде.
Я прикинула тихо сам с собою на бумажечке.
Понятно, что каждый угол в правильном n-угольнике равен α=2π(n-2)/n = 2π- 2π/n. Пусть сторона большего многоугольника = a.
Отступим от фиксированной вершины, скажем, по часовой стрелке вдоль одной стороны расстояние x. Поставим точку. Точно так же в том же направлении от следующей вершины вдоль следующей стороны отступим то же расстояние. Поставим еще одну точку. И так далее, пока не обойдем все вершины. Соединим полученные n точек так, чтобы получился выпуклый многоугольник. Сравнивая треугольники, получившиеся при вершинах, нетрудно доказать, что каждый угол в новом многоугольнике равен α, а все стороны равны между собой. Итак, мы получили множество правильных вписанных n-угольников, длина стороны которых различна в зависимости от х. Обозначим длину стороны b.
Из соображений симметрии, ясно, что b минимально, когда вершины нового, вписанного n-угольника находится в серединах сторон старого, то есть x=a/2. Тогда по теореме косинусов, b = a cos π/n. Поскольку при таком выборе новой вершины наибольшее расстояние от центра масс внутреннего мн-ка до каждой его вершины совпадает с наименьшим расстоянием от центра масс внешнего мн-ка до его стороны, то соотношение сторон b/a = cos π/n является минимальным не только при таком алгоритме построения вписанного n-уг-ка, но и при любом другом.
Из геометрических же соображений, при допустимом изменении x от 0 до а, максимальное соотношение сторон достигалось бы при x=a (или, что то же, x=0). Чего не стоит делать, чтобы сохранить вписанность.
Поэтому cos π/n<=b/a<1.
Тот же результат можно было получить аналитически, воспользовавшись теоремой косинусов для треугольника со сторонами x, a-x b и углом α между ними,
b^2= x^2+(a-x)^2+2x(a-x)*cos 2π/n, 0 < х < a
Исследовав функцию, получим минимум в точке x=a/2, естественно, тот же, что раньше, супремум b=a "достигается" на концах отрезка. Все промежуточные значения отношением принимаются в силу непрерывности.
Надеюсь, имелась в виду реализация, а не демонстрация реализации. Тащить сюда картинку мне просто не хочется, ни в каком виде.
Я прикинула тихо сам с собою на бумажечке.
Понятно, что каждый угол в правильном n-угольнике равен α=2π(n-2)/n = 2π- 2π/n. Пусть сторона большего многоугольника = a.
Отступим от фиксированной вершины, скажем, по часовой стрелке вдоль одной стороны расстояние x. Поставим точку. Точно так же в том же направлении от следующей вершины вдоль следующей стороны отступим то же расстояние. Поставим еще одну точку. И так далее, пока не обойдем все вершины. Соединим полученные n точек так, чтобы получился выпуклый многоугольник. Сравнивая треугольники, получившиеся при вершинах, нетрудно доказать, что каждый угол в новом многоугольнике равен α, а все стороны равны между собой. Итак, мы получили множество правильных вписанных n-угольников, длина стороны которых различна в зависимости от х. Обозначим длину стороны b.
Из соображений симметрии, ясно, что b минимально, когда вершины нового, вписанного n-угольника находится в серединах сторон старого, то есть x=a/2. Тогда по теореме косинусов, b = a cos π/n. Поскольку при таком выборе новой вершины наибольшее расстояние от центра масс внутреннего мн-ка до каждой его вершины совпадает с наименьшим расстоянием от центра масс внешнего мн-ка до его стороны, то соотношение сторон b/a = cos π/n является минимальным не только при таком алгоритме построения вписанного n-уг-ка, но и при любом другом.
Из геометрических же соображений, при допустимом изменении x от 0 до а, максимальное соотношение сторон достигалось бы при x=a (или, что то же, x=0). Чего не стоит делать, чтобы сохранить вписанность.
Поэтому cos π/n<=b/a<1.
Тот же результат можно было получить аналитически, воспользовавшись теоремой косинусов для треугольника со сторонами x, a-x b и углом α между ними,
b^2= x^2+(a-x)^2+2x(a-x)*cos 2π/n, 0 < х < a
Исследовав функцию, получим минимум в точке x=a/2, естественно, тот же, что раньше, супремум b=a "достигается" на концах отрезка. Все промежуточные значения отношением принимаются в силу непрерывности.
Максимальное значение: a1=a
Минимальное значение: a1=a*cos(180/n)
Минимальное значение: a1=a*cos(180/n)
Светлана Громова
См.ответ Наталии и дополнение.
Похожие вопросы
- Известны длины сторон n-угольника (n > 3). Как найти максимальную площадь?
- Мне даны координаты n точек на плоскости. Как узнать, являются ли они вершинами n-угольника?
- в равнобедренную трапецию вписана окружность с радиусом равным 12 см и боковой стороной равной 25 см. Найти площадь трап
- Окружность на поверхности шара будет иметь другое отношение длины окружности к диаметру, значит ли это что число пи
- Вопрос о приливах. Объясните, пожалуйста, почему на обратной по отношению к Луне стороне Земли тоже есть прилив?
- Должно быть, известно, что из всех р-угольников, вписанных в заданную окружность, наибольшую площадь имеет правильный...
- Как узнать площадь неправильного 4-угольника, если известны только длины сторон?
- В городе N по маршруту длиной 24 км с 8-ю промежуточными остановками ходят автобус и маршрутное такси.
- Какой тут правильный ответ? И какое значение имеет свободный член? Векторы.
- Расстояние между двумя n-мерными объектами является m-мерным. m = n+1 - правильная ли подстановка?
Решение. Соседние вершины А и В исходного многоугольника соединяем с его "центром" О (как найти последний - общеизвестно). На стороне АВ откладываем отрезок АВ1= в и из точки В1 проводим отрезок В1В2, параллельный АО: В2 лежит на ОВ. Из точки О, как из центра, проводим окружность радиусом ОВ2..." и далее по тому, что приведено в дополнениях. Чертить малый многоугольник ДО ЕГО ВСТРОЕНИЯ не нужно!