Matematické Fórum

Nevíte-li si rady s jakýmkoliv matematickým problémem, toto místo je pro vás jako dělané.

Nástěnka
22. 8. 2021 (L) Přecházíme zpět na doménu forum.matweb.cz!
04.11.2016 (Jel.) Čtete, prosím, před vložení dotazu, děkuji!
23.10.2013 (Jel.) Zkuste před zadáním dotazu použít některý z online-nástrojů, konzultovat použití můžete v sekci CAS.

Nejste přihlášen(a). Přihlásit

#26 25. 03. 2024 08:11 — Editoval surovec (25. 03. 2024 08:12)

surovec
Příspěvky: 981
Reputace:   23 
 

Re: Průnik rotačního kužele a roviny

↑↑ Honzc:
Jinak ten úhel je přesně [mathjax]\alpha=\arctan\frac{v\,(\sqrt[3]{4}\,-\,1)}{r\,(\sqrt[3]{4}\,+\,1)}[/mathjax]
;-)

Offline

 

#27 25. 03. 2024 09:40

navi53
Zelenáč
Příspěvky: 22
Škola: ČVUT FEL
Pozice: senior
Reputace:   
 

Re: Průnik rotačního kužele a roviny

Honzc napsal(a):

↑↑ surovec:
Mně vychází při použití vztahu [mathjax]\text{tg}\alpha =0.22702\frac{v}{r}[/mathjax], [mathjax]\alpha \approx 47.408^\circ [/mathjax]

Z čeho vznikla konstanta 0.22702?

Offline

 

#28 25. 03. 2024 09:41

navi53
Zelenáč
Příspěvky: 22
Škola: ČVUT FEL
Pozice: senior
Reputace:   
 

Re: Průnik rotačního kužele a roviny

Aha

Offline

 

#29 25. 03. 2024 09:46

navi53
Zelenáč
Příspěvky: 22
Škola: ČVUT FEL
Pozice: senior
Reputace:   
 

Re: Průnik rotačního kužele a roviny

Moc děkuji. Teď se ještě k finálnímu vzorci dopracovat.

Offline

 

#30 25. 03. 2024 10:14

Eratosthenes
Příspěvky: 2592
Reputace:   132 
 

Re: Průnik rotačního kužele a roviny

↑ surovec:

Vychází mi to stejně, ale pozdě :-) Tak jsem to aspoň namaloval

https://i.ibb.co/5FPt10P/Kornout.png

a nechal změřit. Při r=27,5; v=135 vychází horní část

V1 = 53 456, 134 [mathjax]\pm [/mathjax] 0,02

a dolní

V2 = 53 456,1717 [mathjax]\pm [/mathjax] 0,0007

Kosý eliptický kužel se evidentně měří líp...


Budoucnost patří aluminiu.

Offline

 

#31 25. 03. 2024 10:27

navi53
Zelenáč
Příspěvky: 22
Škola: ČVUT FEL
Pozice: senior
Reputace:   
 

Re: Průnik rotačního kužele a roviny

Úžasné, moc děkuji. Mohl by prosím někdo z úspěšných řešitelů nasdílet postup řešení?

Tato úloha mi teď nepřipadá vhodná pro vnoučata :(

Offline

 

#32 25. 03. 2024 12:01

Eratosthenes
Příspěvky: 2592
Reputace:   132 
 

Re: Průnik rotačního kužele a roviny

navi53 napsal(a):

Úžasné, moc děkuji. Mohl by prosím někdo z úspěšných řešitelů nasdílet postup řešení?

Tato úloha mi teď nepřipadá vhodná pro vnoučata :(

Přijde na to, jak stará máš vnoučata :-) Já bych to tipoval na krásnou úlohu středoškolské matematické olympiády.

Postup řešení přenechám rychlejším (měl bych oprávněný pocit, že se chlubím cizím peřím). Snad jenom - byl tady vzoreček pro poloosu a, pro úhel alfa, ale zatím ne pro poloosu b.

[mathjax]b=r-{{r^2\sin\alpha }\over {v\cos\alpha}+r\sin\alpha}[/mathjax]

Tak aspoň tak...


Budoucnost patří aluminiu.

Offline

 

#33 25. 03. 2024 12:19

navi53
Zelenáč
Příspěvky: 22
Škola: ČVUT FEL
Pozice: senior
Reputace:   
 

Re: Průnik rotačního kužele a roviny

Jde o středoškoláky. Díky za poloosu b.

Ještě mě napadlo, zda budou mít dcery po rozříznutí kornoutu stejný kus oplatky, tedy zda jsou i plochy těch dvou částí kornoutu stejné 😉 Nejspíš asi ne …

Offline

 

#34 25. 03. 2024 12:25 — Editoval Eratosthenes (25. 03. 2024 13:34)

Eratosthenes
Příspěvky: 2592
Reputace:   132 
 

Re: Průnik rotačního kužele a roviny

navi53 napsal(a):

Jde o středoškoláky

Tak to by pro ně byla opravdu výzva...

navi53 napsal(a):

Ještě mě napadlo, zda budou mít dcery po rozříznutí kornoutu stejný kus oplatky, tedy zda jsou i plochy těch dvou částí kornoutu stejné 😉 Nejspíš asi ne …

To určitě ne - ten kousek se špičkou bude větší. Deskriptivářsky - rozvinout a změřit :-)

Jako první krok výpočtu bych viděl výpočet obsahu stejně seříznuté válcové plochy se stejným poloměrem (tam je rozvinutým řezem sinusoida) a pak ten obsah přenásobit Jacobiánem transformace do polární souřadnicové soustavy, kde pól bude definován vrcholem té kuželové plochy. A to už pro středoškoláky asi fakt nebude (ledaže by někdo přišel na něco jednoduššího :-)


Budoucnost patří aluminiu.

Offline

 

#35 25. 03. 2024 15:06

check_drummer
Příspěvky: 4649
Reputace:   101 
 

Re: Průnik rotačního kužele a roviny

↑ Eratosthenes:

Ale je to taky zajímavá úloha - najděte několik neshodných útvarů, které mají stejný objem i povrch.


"Máte úhel beta." "No to nemám."

Offline

 

#36 25. 03. 2024 16:36

Eratosthenes
Příspěvky: 2592
Reputace:   132 
 

Re: Průnik rotačního kužele a roviny

https://i.ibb.co/hHVx60F/Kornout-Rozvin.png

[mathjax]\huge S_1 =4203,40701\pm 2\cdot 10^{-6}[/mathjax]

[mathjax]\huge S_2 =7699,27173\pm 7\cdot 10^{-6}[/mathjax]

Tentokrát kužel v přesnosti prohrál :-(

Jen pro zajímavost:

[mathjax]\huge S_1+S_2 =11902,67874\pm 10^{-5}[/mathjax]

[mathjax]\huge S =\pi\cdot r\cdot\sqrt{r^2+v^2}=11902,6858453...[/mathjax]

takže ta přesnost, kterou se můj cad chlubí, je asi trochu přehnaná.

Ale i tak je to zajímavé...


Budoucnost patří aluminiu.

Offline

 

#37 25. 03. 2024 16:54

navi53
Zelenáč
Příspěvky: 22
Škola: ČVUT FEL
Pozice: senior
Reputace:   
 

Re: Průnik rotačního kužele a roviny

Skoro 1:2, tak velký rozdíl v plochách jsem tedy nečekal, zajímavé.

Offline

 

#38 25. 03. 2024 16:54

Eratosthenes
Příspěvky: 2592
Reputace:   132 
 

Re: Průnik rotačního kužele a roviny

check_drummer napsal(a):

↑ Eratosthenes:

Ale je to taky zajímavá úloha - najděte několik neshodných útvarů, které mají stejný objem i povrch.

Například dva kolmé hranoly nebo jehlany s těmito podstavami:

https://i.ibb.co/ygcp68X/Shodne.png


Budoucnost patří aluminiu.

Offline

 

#39 25. 03. 2024 16:58

Eratosthenes
Příspěvky: 2592
Reputace:   132 
 

Re: Průnik rotačního kužele a roviny

↑ navi53:

Ona ta špička oproti tomu zbytku je dost "vysoká" a "úzká" a to je  pro "optimální" poměr "povrch:objem" vždycky špatně.


Budoucnost patří aluminiu.

Offline

 

#40 25. 03. 2024 17:52

check_drummer
Příspěvky: 4649
Reputace:   101 
 

Re: Průnik rotačního kužele a roviny

↑ Eratosthenes:
Škoda že nemám víc času, abych definoval jak takovétu útvary nepovažovat za řešení (řešením původního problému samozřejmě jsou), něco jako pojem "lokální shodnosti". :-)


"Máte úhel beta." "No to nemám."

Offline

 

#41 25. 03. 2024 18:07

Eratosthenes
Příspěvky: 2592
Reputace:   132 
 

Re: Průnik rotačního kužele a roviny

↑ check_drummer:

Možná by stačilo "není to hranol, ani jehlan". To mě zatím nic nenapadá, i když s nějak vhodně pokřivenou výškou by to možná vycházelo taky.


Budoucnost patří aluminiu.

Offline

 

#42 25. 03. 2024 18:19

surovec
Příspěvky: 981
Reputace:   23 
 

Re: Průnik rotačního kužele a roviny

↑ Eratosthenes:
Podle mě je ten vzorec pro vedlejší poloosu jinak:
[mathjax]b=r\cdot \sqrt{\frac{v\,·\,\cos \alpha\,-\,r\,\cdot\,\sin \alpha}{v\,·\,\cos \alpha\,+\,r\,\cdot\,\sin \alpha}}[/mathjax]

Offline

 

#43 25. 03. 2024 23:24

check_drummer
Příspěvky: 4649
Reputace:   101 
 

Re: Průnik rotačního kužele a roviny

↑ Eratosthenes:
Vezměme si libovolný útvar (který má konečný povrch a objem) X a uvažujme kouli K se stejným objemem jako X. Pak lze ukázat, že K má menší povrch než X. Začněme z té koule dělat "placku" (blížící se limitně válci o nekonečně velkém poloměru podstavy, nekonečně malé výšce a tedy nekonečně velkém povrchu) a při této trasnformaci se objem zachová a plocha se zvětšuje až do nekonečna. A tedy někdy dojde k případu kdy získáme útvar se stejným povrchem jako má X.
Akorát to má háček, že bychom tak mohli získat útvar shodný s útvarem X. Pak je nutné zvolit více způsobů jak z té koule udělat placku, abychom nedospěli ke tvaru shodnému s X. Např. jeden případ může být, že začneme kouli placatět jen z jedné strany a druhý případ že z obou protějších stran najednou.


"Máte úhel beta." "No to nemám."

Offline

 

#44 25. 03. 2024 23:29 — Editoval Eratosthenes (26. 03. 2024 05:58)

Eratosthenes
Příspěvky: 2592
Reputace:   132 
 

Re: Průnik rotačního kužele a roviny

surovec napsal(a):

↑ Eratosthenes:
Podle mě je ten vzorec pro vedlejší poloosu jinak:
[mathjax]b=r\cdot \sqrt{\frac{v\,·\,\cos \alpha\,-\,r\,\cdot\,\sin \alpha}{v\,·\,\cos \alpha\,+\,r\,\cdot\,\sin \alpha}}[/mathjax]

:-(   Až budu mít zase trochu času, mrknu na to


Budoucnost patří aluminiu.

Offline

 

#45 26. 03. 2024 22:44

Eratosthenes
Příspěvky: 2592
Reputace:   132 
 

Re: Průnik rotačního kužele a roviny

surovec napsal(a):

↑ Eratosthenes:
Podle mě je ten vzorec pro vedlejší poloosu jinak:
[mathjax]b=r\cdot \sqrt{\frac{v\,·\,\cos \alpha\,-\,r\,\cdot\,\sin \alpha}{v\,·\,\cos \alpha\,+\,r\,\cdot\,\sin \alpha}}[/mathjax]

Kdosi tady má podpis "pořádek je pro blbce, inteligent zvládá chaos". Podle toho blbnu, a to dost rychle, protože svůj chaos nějak přestávám zvládat. Ten můj vzorec

[mathjax]b=r-{{r^2\sin\alpha }\over {v\cos\alpha}+r\sin\alpha}[/mathjax]

je dobře, akorát to není vzorec pro b - vedlejší osu, ale pro poloměr rovnoběžkové kružnice, která ji omezuje a který jsem si označil r_b. Prostě jsem z té hromady čmáranic, kterou tady kolem toho mám, opsal špatný vzorec :-) Pro tu vedlejší osu je to OK - mně to vyšlo taky.


Budoucnost patří aluminiu.

Offline

 

#46 27. 03. 2024 07:41

surovec
Příspěvky: 981
Reputace:   23 
 

Re: Průnik rotačního kužele a roviny

↑ Eratosthenes:
Jj, tento dílčí výsledek mám také, jen ve tvaru
[mathjax]r_b=\frac{v\,\cdot\,r\,\cdot\,\cos\alpha}{v\,\cdot\,\cos\alpha\,+\,r\,\cdot\,\sin\alpha}[/mathjax]

Offline

 

#47 27. 03. 2024 19:06 — Editoval Honzc (27. 03. 2024 19:17)

Honzc
Příspěvky: 4550
Reputace:   241 
 

Re: Průnik rotačního kužele a roviny

↑ surovec:
Tak ještě dlužím výpočet toho koeficentu pro [mathjax]\text{tg}\alpha =k\frac{v}{r}[/mathjax]
Označme [mathjax]\text{tg}\beta  =\frac{v}{r}=m[/mathjax]
Byl tady uveden vztah pro [mathjax]b=r\sqrt{\frac{v-r\cdot\text{tg} \alpha }{v+r\cdot \text{tg}\alpha }}[/mathjax]
Já jsem odvodil [mathjax]b=\frac{r}{2}\frac{v+r\cdot\text{tg} \alpha }{v-r\cdot \text{tg}\alpha }[/mathjax]

Pak porovnáním dostaneme  [mathjax](v+r\cdot \text{tg}\alpha )^{3}=4(v-r\cdot \text{tg}\alpha )^{3}[/mathjax]
Po označení [mathjax]\text{tg}\alpha =x[/mathjax] a zavedení [mathjax]m[/mathjax]
dostaneme kubickou rovnici [mathjax]5x^{3}-9mx^{2}+15m^{2}x-3m^{3}=0[/mathjax]
při substituci [mathjax]x=y+\frac{3}{5}m[/mathjax] přejde rovnce na [mathjax]y^{3}+3py+2q=0[/mathjax]
kde [mathjax]p=\frac{16}{25}m^{2},q=\frac{48}{125}m^{3}[/mathjax] případně [mathjax]r=\sqrt{p}=\frac{4}{5}m[/mathjax]

řešením pomocí Cardanových vztahů dostaneme [mathjax]\text{tg}\alpha =x=\frac{2\sqrt[3]{4}-4\sqrt[3]{2}+3}{5}\frac{v}{r}[/mathjax]
goniometrickým řešením máme [mathjax]\text{tg}\alpha =x=(-\frac{8}{5}sinh(\frac{1}{3}argsinh(\frac{3}{4}))+\frac{3}{5})\frac{v}{r}[/mathjax] což se dá upravit na stejný výsledek jako předchozí.

Ovšem zajímavé je, že pro "koeficienty k" platí: [mathjax]\frac{2\sqrt[3]{4}-4\sqrt[3]{2}+3}{5}=\frac{\sqrt[3]{4}-1}{\sqrt[3]{4}+1}=\frac{2-\sqrt[3]{2}}{2+\sqrt[3]{2}}[/mathjax]

Offline

 

#48 27. 03. 2024 20:06

Eratosthenes
Příspěvky: 2592
Reputace:   132 
 

Re: Průnik rotačního kužele a roviny

↑ Honzc:

Tak já jsem nepotřeboval kubickou rovnici, Cardanovy vzorce, ani hyperbolické funkce. Vystačil jsem si s průsečíky přímek, Pythagorovou větou a trochou deskriptivy. Navíc chtěl ↑ navi53: kompletní řešení, tak tady je to moje (myslím, že po tak bohaté diskusi to už proti pravidlúm není):

https://i.ibb.co/xjvgp11/Seriznuty-Kornout.png


Budoucnost patří aluminiu.

Offline

 

#49 27. 03. 2024 20:20 — Editoval surovec (27. 03. 2024 20:25)

surovec
Příspěvky: 981
Reputace:   23 
 

Re: Průnik rotačního kužele a roviny

↑ Honzc:
Edit: koukám, že Eratosthenes byl rychlejší, ale už to tu nechám, když jsem si s tím dal takovou práci...
Napíšu celý postup (resp. dílčí výsledky), obrázek zde:
1) hlavní poloosa pomocí sinové věty ([mathjax]\alpha,\beta,2r[/mathjax]):
[mathjax]a=\frac{v\,\cdot\, r}{r\,\cdot\, \sin \alpha\, +\, v\,\cdot \,\cos \alpha}[/mathjax]
2) poloměr řezu kolmého k ose kuželu procházejícího středem elipsy:
[mathjax]r'=\frac{v\,\cdot\,r\,\cdot\,\cos\alpha}{v\,\cdot\,\cos\alpha\,+\,r\,\cdot\,\sin\alpha}[/mathjax]
3) výška kosého kuželu:
[mathjax]v'=v\,\cdot\,\cos\alpha\,-\,r\,\cdot\,\sin\alpha[/mathjax]
4) vedlejší poloosa (Pythagorovka - modrý trojúhelník):
[mathjax]b=r\cdot \sqrt{\frac{v\,·\,\cos \alpha\,-\,r\,\cdot\,\sin \alpha}{v\,·\,\cos \alpha\,+\,r\,\cdot\,\sin \alpha}}[/mathjax]
5) dosazení do porovnání objemů:
[mathjax]\frac{1}{2}\cdot\frac{1}{3}\pi r^2 v=\frac{1}{3}\pi\cdot \frac{v\,\cdot\, r}{r\,\cdot\, \sin \alpha\, +\, v\,\cdot \,\cos \alpha} \cdot r\cdot \sqrt{\frac{v\,·\,\cos \alpha\,-\,r\,\cdot\,\sin \alpha}{v\,·\,\cos \alpha\,+\,r\,\cdot\,\sin \alpha}}\cdot (v\,·\,\cos \alpha\,-\,r\,\cdot\,\sin \alpha)[/mathjax]
6) Ač poslední rovnice vypadá hnusně, něco se vykrátí a po umocnění máme
[mathjax]\frac{1}{4}=\left( \frac{v\,·\,\cos \alpha\,-\,r\,\cdot\,\sin \alpha}{v\,·\,\cos \alpha\,+\,r\,\cdot\,\sin \alpha} \right)^3[/mathjax]
což už snadno vede na řešení
[mathjax]\alpha=\arctan \frac{v\,\cdot\,(\sqrt[3]{4}-1)}{r\,\cdot\,(\sqrt[3]{4}+1)}[/mathjax]
P.S.: Zlomek [mathjax]\frac{\sqrt[3]{4}-1}{\sqrt[3]{4}+1}[/mathjax] přejde na [mathjax]\frac{2\sqrt[3]{4}-4\sqrt[3]{2}+3}{5}[/mathjax] prostým usměrněním.

Offline

 

#50 27. 03. 2024 20:26

Honzc
Příspěvky: 4550
Reputace:   241 
 

Re: Průnik rotačního kužele a roviny

↑ Eratosthenes:
Jsem to ale huipák, vždyť já tu tvoji rovnici, ze které jsi to spočítal mám na 5.řádku mého předchozího příspěvku.

Offline

 

Zápatí

Powered by PunBB
© Copyright 2002–2005 Rickard Andersson