المرجع الالكتروني للمعلوماتية
المرجع الألكتروني للمعلوماتية

الرياضيات
عدد المواضيع في هذا القسم 9761 موضوعاً
تاريخ الرياضيات
الرياضيات المتقطعة
الجبر
الهندسة
المعادلات التفاضلية و التكاملية
التحليل
علماء الرياضيات

Untitled Document
أبحث عن شيء أخر
تنفيذ وتقييم خطة إعادة الهيكلة (إعداد خطة إعادة الهيكلة1)
2024-11-05
مـعاييـر تحـسيـن الإنـتاجـيـة
2024-11-05
نـسـب الإنـتاجـيـة والغـرض مـنها
2024-11-05
المـقيـاس الكـلـي للإنتاجـيـة
2024-11-05
الإدارة بـمؤشـرات الإنـتاجـيـة (مـبادئ الإنـتـاجـيـة)
2024-11-05
زكاة الفطرة
2024-11-05


Lebesgue Minimal Problem  
  
1196   06:08 مساءً   date: 10-2-2020
Author : Ball, W. W. R. and Coxeter, H. S. M.
Book or Source : athematical Recreations and Essays, 13th ed. New York: Dover
Page and Part : ...


Read More
Date: 28-7-2020 664
Date: 13-8-2020 723
Date: 20-7-2020 558

Lebesgue Minimal Problem

LebesguesMinimal

Find the plane lamina of least area A which is capable of covering any plane figure of unit generalized diameter. A unit circle is too small, but a hexagon circumscribed on the unit circle is larger than necessary. Pál (1920) showed that the hexagon can be reduced by cutting off two isosceles triangles on the corners of the hexagon which are tangent to the hexagon's incircle (Wells 1991; left figure above). Sprague subsequently demonstrated that an additional small curvilinear region could be removed (Wells 1991; right figure above). These constructions give upper bounds.

The hexagon having inradius r=1/2 (giving a diameter of 1) has side length

 a=2rtan(pi/n)=1/3sqrt(3),

(1)

and the area of this hexagon is

 A_1=nr^2tan(pi/n)=1/2sqrt(3)=0.866025...

(2)

(OEIS A010527).

In the above figure, the sagitta is given by

s = rtan(pi/n)tan(pi/(2n))

(3)

= 1/6(2sqrt(3)-3),

(4)

and the other distances by

b = stan(pi/3)=sqrt(3)s

(5)

h = sqrt(s^2+b^2)=2s,

(6)

so the area of one of the equilateral triangles removed in Pál's reduction is

A_Delta = bs

(7)

= sqrt(3)s^2

(8)

= 1/(12)(7sqrt(3)-12)

(9)

 approx 0.010363,

(10)

so the area left after removing two of these triangles is

A_2 = A_1-2A_Delta

(11)

= 2/3(3-sqrt(3))

(12)

= 0.845299...

(13)

(OEIS A093821).

Computing the area of the region removed in Sprague's construction is more involved. First, use similar triangles

 (a-h)/h=(r_2)/(r_1)

(14)

together with r_1+r_2=r to obtain

 r_2=(2r(a-h))/a=sqrt(3)-1.

(15)

Then

 x=r_2cos(pi/3)=1/2(sqrt(3)-1),

(16)

and the angle theta is given by

 theta=cos^(-1)(x/(2r))=cos^(-1)[1/2(sqrt(3)-1)],

(17)

and the angle phi is just

 phi=theta-1/3pi.

(18)

The distance  is

= 2rtanphi

(19)

l = 2rsecphi,

(20)

and the area between the triangle and sector is

dA_3^((1)) = rh-1/2(2r)^2phi

(21)

= 2r^2(tanphi-phi)

(22)

= 1/2(tanphi-phi)

(23)

 approx 0.000554738.

(24)

The area of the small triangle is

dA_3^((2)) =

(25)

= 1/6(secphi-1)(2sqrt(3)-3-3tanphi)

(26)

 approx 0.0000264307,

(27)

so the total area remaining is

A_3 = A_2-2(dA_3^((1))-dA_3^((2)))

(28)

= -(109)/(121)-(82)/(121sqrt(3))+2/(121)sqrt(28634sqrt(3)-35139)-1/3pi+cos^(-1)[1/2(sqrt(3)-1)]

(29)

= 0.844137...

(30)

(OEIS A093822).

It is also known that a lower bound for the area is given by

 A>1/8pi+1/4sqrt(3) approx 0.825712

(31)

(Ogilvy 1990).



REFERENCES:

Ball, W. W. R. and Coxeter, H. S. M. Mathematical Recreations and Essays, 13th ed. New York: Dover, p. 99, 1987.

Coxeter, H. S. M. "Lebesgue's Minimal Problem." Eureka 21, 13, 1958.

Grünbaum, B. "Borsuk's Problem and Related Questions." Proc. Sympos. Pure Math, Vol. 7. Providence, RI: Amer. Math. Soc., pp. 271-284, 1963.

Kakeya, S. "Some Problems on Maxima and Minima Regarding Ovals." Sci. Reports Tôhoku Imperial Univ., Ser. 1 (Math., Phys., Chem.) 6, 71-88, 1917.

Ogilvy, C. S. Tomorrow's Math: Unsolved Problems for the Amateur, 2nd ed. New York: Oxford University Press, 1972.

Ogilvy, C. S. Excursions in Geometry. New York: Dover, pp. 142-144, 1990.

Pál, J. "Ueber ein elementares Variationsproblem." Det Kgl. Danske videnkabernes selskab, Math.-fys. meddelelser 3, Nr. 2, 1-35, 1920.

Sloane, N. J. A. Sequences A010527, A093821, and A093822 in "The On-Line Encyclopedia of Integer Sequences."

Wells, D. The Penguin Dictionary of Curious and Interesting Geometry. London: Penguin, p. 138, 1991.

Yaglom, I. M. and Boltyanskii, V. G. Convex Figures. New York: Holt, Rinehart, & Winston, pp. 18 and 100, 1961.




الجبر أحد الفروع الرئيسية في الرياضيات، حيث إن التمكن من الرياضيات يعتمد على الفهم السليم للجبر. ويستخدم المهندسون والعلماء الجبر يومياً، وتعول المشاريع التجارية والصناعية على الجبر لحل الكثير من المعضلات التي تتعرض لها. ونظراً لأهمية الجبر في الحياة العصرية فإنه يدرّس في المدارس والجامعات في جميع أنحاء العالم. ويُعجب الكثير من الدارسين للجبر بقدرته وفائدته الكبيرتين، إذ باستخدام الجبر يمكن للمرء أن يحل كثيرًا من المسائل التي يتعذر حلها باستخدام الحساب فقط.وجاء اسمه من كتاب عالم الرياضيات والفلك والرحالة محمد بن موسى الخورازمي.


يعتبر علم المثلثات Trigonometry علماً عربياً ، فرياضيو العرب فضلوا علم المثلثات عن علم الفلك كأنهما علمين متداخلين ، ونظموه تنظيماً فيه لكثير من الدقة ، وقد كان اليونان يستعملون وتر CORDE ضعف القوسي قياس الزوايا ، فاستعاض رياضيو العرب عن الوتر بالجيب SINUS فأنت هذه الاستعاضة إلى تسهيل كثير من الاعمال الرياضية.

تعتبر المعادلات التفاضلية خير وسيلة لوصف معظم المـسائل الهندسـية والرياضـية والعلمية على حد سواء، إذ يتضح ذلك جليا في وصف عمليات انتقال الحرارة، جريان الموائـع، الحركة الموجية، الدوائر الإلكترونية فضلاً عن استخدامها في مسائل الهياكل الإنشائية والوصف الرياضي للتفاعلات الكيميائية.
ففي في الرياضيات, يطلق اسم المعادلات التفاضلية على المعادلات التي تحوي مشتقات و تفاضلات لبعض الدوال الرياضية و تظهر فيها بشكل متغيرات المعادلة . و يكون الهدف من حل هذه المعادلات هو إيجاد هذه الدوال الرياضية التي تحقق مشتقات هذه المعادلات.