Форум умных людей

Задачи и головоломки => Математические задачи => Тема начата: moonlight от Октябрь 10, 2012, 21:40:11



Название: Поворот квадрата
Отправлено: moonlight от Октябрь 10, 2012, 21:40:11
(http://i26.fastpic.ru/big/2012/1010/b0/d6fb38af92ba99030f3f22d94152e5b0.png) (http://fastpic.ru/)

Поднимется или опустится верхний угол квадрата при его повороте на небольшой угол?
Вначале одна его диагональ вертикальна, а другая соответственно горизонтальна.
 


Название: Re: Поворот квадрата
Отправлено: fortpost от Октябрь 10, 2012, 22:32:14
Опустится.


Название: Re: Поворот квадрата
Отправлено: moonlight от Октябрь 14, 2012, 20:31:01
Это так интуиция подсказывает?


Название: Re: Поворот квадрата
Отправлено: fortpost от Октябрь 14, 2012, 20:33:38
Это так интуиция подсказывает?
Ага. А вот как посчитать - ???


Название: Re: Поворот квадрата
Отправлено: пестерь от Октябрь 15, 2012, 02:54:44
Это так интуиция подсказывает?
Ага. А вот как посчитать - ???
h=(d-2/2^0.5*c*sin(x+pi/4)*cos(x+pi/4)/(sin(x+pi/4)+cos(x+pi/4)))*cos(x),
где h - высота
      с - расстояние между опорами
      x - угол поворота.
  Если взять как на рисунке например диагональ d=14, а расстояние с=7, то вот картинка функции высоты от угла поворота
 y = (14-7*sin(x+pi/4)*cos(x+pi/4)/(sin(x+pi/4)+cos(x+pi/4)))*cos(x)
Показать скрытый текст


Название: Re: Поворот квадрата
Отправлено: ☭-Изделие 20Д от Октябрь 15, 2012, 21:01:29
На вид так и одинаково останется надо бы ещё уточнять поворот относительно чего - если вокруг нижнего утла то должен конечно опустится, центра - интуитивно тоже, левый угол отпадает в данном рисунке вокруг него не навращаешься особо
(http://s51.radikal.ru/i131/1210/51/6dc5019a8658.png)


Название: Re: Поворот квадрата
Отправлено: moonlight от Октябрь 15, 2012, 22:35:17
Квадрат поворачивается так, что две его стороны постоянно касаются углов.

Формула у Пестеря скорее всего правильная(во всяком случае график похож), но в задаче имеется ввиду что-то совсем другое. Так что задача ещё не решена почти совсем.
 


Название: Re: Поворот квадрата
Отправлено: Саак от Октябрь 16, 2012, 08:11:56
опустица потому чтоцентр неподвижен а квадрат вокруг своей оси крутится


Название: Re: Поворот квадрата
Отправлено: Саак от Октябрь 16, 2012, 08:13:25
если мысленно нарисовать круг вокруг квадрата касаемые углы его то в какую бы сторону верхний угол не ушол в право или в лево то опустица


Название: Re: Поворот квадрата
Отправлено: пестерь от Октябрь 16, 2012, 14:46:55
многое зависит от соотношений размеров квадрата и расстояния между опорами. например
график может быть таким, что вершина будет оставаться на том же уровне
Показать скрытый текст


Название: Re: Поворот квадрата
Отправлено: пестерь от Октябрь 16, 2012, 14:57:49
  Движение по вертикали складывается из двух перемещений
  Первое. Поворот квадрата - верхний угол опускается пропорционально cos x
  Второе. Подъём всего квадрата при повороте. Можно описать через биссектрису прямоугольного треугольника, sin*cos/(sin+cos)


Название: Re: Поворот квадрата
Отправлено: Tim от Октябрь 17, 2012, 23:29:02
многое зависит от соотношений размеров квадрата и расстояния между опорами. например
график может быть таким, что вершина будет оставаться на том же уровне
Показать скрытый текст
а можно это поподробнее, всегда с геометрией нелады были


Название: Re: Поворот квадрата
Отправлено: ☭-Изделие 20Д от Октябрь 18, 2012, 16:17:29
многое зависит от соотношений размеров квадрата и расстояния между опорами. например
график может быть таким, что вершина будет оставаться на том же уровне
Показать скрытый текст
:good3:
Ага только пойди найди тот ножичек в смысле неперемещаемые точки или Ваши опоры в данном случае. :bad2:


Название: Re: Поворот квадрата
Отправлено: Tim от Октябрь 18, 2012, 21:19:14
Да нет, Пестерь, давай мысль выкладывай, даже интуитивно понятно, что есть соотношение, когда на одном уровне остануться


Название: Re: Поворот квадрата
Отправлено: ☭-Изделие 20Д от Октябрь 18, 2012, 21:52:39
Да нет, Пестерь, давай мысль выкладывай, даже интуитивно понятно, что есть соотношение, когда на одном уровне остануться
Это при повороте то ??? вокруг одной точки ???
Ну это только в случае если вокруг точки пересечения диагоналей квадрата т.е. центра и поворот на 180гр.
Во всех других случаях вариант 1 - поворот на 360 гр.
(http://games.businesskey.com.ua/images/%D0%93%D0%B8%D1%84%D0%BA%D0%B8%20%D1%81%20%D1%8D%D1%84%D1%84%D0%B5%D0%BA%D1%82%D0%BE%D0%BC%203D%202.gif)


Название: Re: Поворот квадрата
Отправлено: пестерь от Октябрь 18, 2012, 22:17:24
Показать скрытый текст
 По "Y" - высота вершины, по "X" - угол поворота. Точка пересечения - квадрат полностью вышел (Х=~45) и высота равна стороне квадрата.
Слева направо: черный, синий, красный.
  При движении вершина опускается поворачиваясь и поднимается вверх выходя из паза, в первом случае преобладает поворот, во втором они равнозначны в начале движения, поэтому компенсируют друг друга, в третьем подъем вверх сильнее поворачивания.
 Ещё раз формула:
Показать скрытый текст
  Синим обозначен вклад подъёма вершины при выходе из паза, красным опускание при повороте


Название: Re: Поворот квадрата
Отправлено: Димыч от Октябрь 18, 2012, 23:12:12
Формулу можно сильно упростить. Я решал в уме, получилось d*cos(x)-h*cos(2x), где h — начальная «глубина погружения», то есть h=c/2, используя обозначения Пестеря. Дальше вспоминаем, как примерно выглядит формула Тейлора для косинуса, и получаем, что вершина опустится при h<d/4 и поднимется при h>d/4. При h=d/4 опустится (здесь уже нужно учесть знак коэффициента перед 4 степенью в формуле Тейлора).


Название: Re: Поворот квадрата
Отправлено: moonlight от Октябрь 19, 2012, 16:42:58
Формулу можно ещё более упростить и обойтись без всяких там "бесконечно малых" величин. Это школьная задача.


Название: Re: Поворот квадрата
Отправлено: пестерь от Октябрь 19, 2012, 17:25:57
Формулу можно ещё более упростить и обойтись без всяких там "бесконечно малых" величин. Это школьная задача.
The devil is in the details


Название: Re: Поворот квадрата
Отправлено: Димыч от Октябрь 20, 2012, 21:33:01
Слона-то я и не приметил… Обычный квадратный трехчлен.


Название: Re: Поворот квадрата
Отправлено: moonlight от Октябрь 20, 2012, 22:36:55
если c=1 то h(x)-h(0)=(1-cos(x))(1-d+cos(x)).


Название: Re: Поворот квадрата
Отправлено: BIVES от Октябрь 20, 2012, 23:48:49
(http://i45.fastpic.ru/big/2012/1021/fe/4d2debd59accc39b3cf9281f79df63fe.gif)

h будет наибольшим если площадь треугольника ABC наибольшая.
SABC=1-1/2(ab+(1-b)*1+(1-a)*1)=1/2(a+b-ab).
По теореме Пифагора
a2+b2=c2. (1)
Откуда следует, что (a+b)2=c2+2ab.
Значит, SABC=1/2((c2+2ab)1/2-ab).
Справедливо неравенство a2+b2>=2ab. (2)
Поэтому max(0,c2-1)=<ab=<c2/2.
1) Если с>=1, то  функция SABC(ab) убывает на отрезке  [c2-1,c2/2], поэтому максимум достигается при ab=c2-1. (поднимется)
2) Если 1/(21/2)<c<1, то  функция SABC(ab) возрастает на отрезке [0,(1-c2)/2] и убывает на отрезке [(1-c2)/2,c2/2], поэтому максимум достигается при ab=(1-c2)/2. (поднимется)
3) Если 0<c=<1/(21/2), то функция SABC(ab) возрастает на отрезке [0,c2/2], поэтому максимум достигается при ab=c2/2.
В силу равенства (1) и неравенства (2)  ab=c2/2 только когда a=b=c/(21/2).
Поэтому в 3-ем случае опустится


Название: Re: Поворот квадрата
Отправлено: пестерь от Февраль 12, 2013, 14:10:45
Формулу можно ещё более упростить и обойтись без всяких там "бесконечно малых" величин. Это школьная задача.
Хотелось бы авторское решение


Название: Re: Поворот квадрата
Отправлено: moonlight от Февраль 13, 2013, 19:56:09
(http://i52.fastpic.ru/big/2013/0213/34/57cc7f11f72f2eb9728bd8ee7a243634.gif) (http://fastpic.ru/)