Arhivi Kategorije: Razno

Obrazci v sfernem trikotniku

Objavljeno ,
Odgovori

Za poljuben sferni trikotnik

(z velikimi črkami so označeni koti, z malimi stranice, vse merimo v kotnih enotah) veljajo naslednje zveze:

  1. Razmerje med sinusom stranice in sinusom nasprotnega kota je stalno

        \[\frac{\sin{a}}{\sin{A}}=\frac{\sin{b}}{\sin{B}}=\frac{\sin{c}}{\sin{C}}\]

    – sinusni obrazec, zelo spominja na tistega iz ravninske trigonometrije,

  2. Cosinus stranice je enak vsoti produktov cosinusov ostalih dveh stranic ter sinusov produktov teh stranic in cosinusa vmesnega kota

        \[\cos{a}=\cos{b}\cos{c}+\sin{b}\sin{c}\cos{A},\]

        \[\cos{b}=\cos{a}\cos{c}+\sin{a}\sin{c}\cos{B},\]

        \[\cos{c}=\cos{a}\cos{b}+\sin{a}\sin{b}\cos{C}.\]

      – cosinusov obrazec, tudi spominja na cosinusov izrek iz ravninske geometrije.

  3. Produkt sinusa stranice in cosinusa priležnega kota  je enak produktu sinusa druge priležne stranice in cosinusa kotu nasprotne stranice minus produkt cosinusa druge priležne stranice, cosinusa nasprotne stranice in cosinusa vmesnega kota zadnjih dveh stranic.

        \[\sin{a}\cos{B}=\sin{c}\cos{b}-\cos{c}\sin{b}\cos{A}\]

     Sinusno-cosinusni izrek, še 5 takih enačb.

  4. Iz sinusnega in sinusno kosinusnega obrazca lahko izpeljemo še tangensni obrazec

        \[\tan{B}=\frac{\sin{b}\sin{a}}{\sin{c}\cos{b}-\cos{c}\sin{b}\cos{A}}\]

pravokotni sferni trikotnik

Je sferni trikotnik, v katerem je eden od kotov pravi, pri nas C=90^o.

Iz zgornjih dobimo v tem primeru deset obrazcev, ki si jih zapomnimo s pomočjo Napierjevega pravila. Elemente trikotnika zložimo v krog takole:

Pri zlaganju elementov pravokotnega sfernega trikotnika v Napierjev krog pazimo na naslednje:

  • Najprej vstavimo v zgornje polje “hipotenuzo”.
  • V polji poleg vstavimo hipotenuzi priležna kota.
  • V preostali polji vpišemo komplemetarne kote “katet” tako, da so nasprotni nasprotnim kotom.

Pravilo pravi naslednje:

Cosinus vsakega elementa je enak produktu sinusov nasprotnih elementov ali pa produktu kotangensov sosednjih elementov.

Zapiši vseh 10 enačb, pri tem upoštevaj obrazce za komplementarne kote. Rezultate preveri v literaturi.

Geometrijska z diofantskim pridihom

Objavljeno ,

Andrej je objavil naslednjo nalogo:

Če brez prekrivanja dodamo v vogal trikotnika še dva mnogokotnika, dobimo zgornjo skico. Ali lahko to naredimo še s kakšnim parom mnogokotnikov, od katerih bi imel eden več stranic?

Rešitev: Spomnimo se, da je velikost notranjega kota v pravilnem n-kotniku enaka (n-2)\frac{180^o}{n} ali v radianih (n-2)\frac{\pi}{n}, pa lahko za kot v skupnem oglišču večkotnikov zapišemo

    \[\frac{\pi}{3}+(m-2)\frac{\pi}{m}+(n-2)\frac{\pi}{n}=2\pi.\]

Po ureditvi dobimo lepo diofanstko enačbo

    \[mn-6m-6n=0.\qquad(1)\]

Iščemo torej taki naravni števili m in n, ki tej enačbi zadoščata. Prištejmo na obeh straneh enačbe 36 in levo stran razcepimo. Dobimo

    \[(m-6)(n-6)=36\]

Na levi strani enačbe sta dva faktorja, torej morata biti tudi na desni dva. Ker je

    \[36=1\cdot36=2\cdot 18=3\cdot 12=4\cdot 9=6\cdot 6,\]

vidimo, da so rešitve enačbe (1) naslednji pari (m,n):

    \[(7,42),\quad (8,24),\quad (9,18),\quad (10,15),\quad(12,12).\]

Na zgornji skici je narisana srednja rešitev, devetkotnik  in osemnajstkotnik. Možnosti sta torej še dve: osemkotnik  in štiriindvajsetkotnik ter sedemkotnik in dvainštiridesetkotnik.

O neki vrsti verižnih ulomkov

Objavljeno ,

Oglejmo si naslednje verižne ulomke

    \[x_1=1+\cfrac{3}{2+\cfrac{3}{2+\cfrac{3}{2+\cfrac{3}{\ddots}}}},\]

    \[x_2=1+\cfrac{8}{2+\cfrac{8}{2+\cfrac{8}{2+\cfrac{8}{\ddots}}}},\]

    \[x_3=1+\cfrac{15}{2+\cfrac{15}{2+\cfrac{15}{2+\cfrac{15}{\ddots}}}},\]

    \[x_4=1+\cfrac{24}{2+\cfrac{24}{2+\cfrac{24}{2+\cfrac{24}{\ddots}}}},\]

    \[x_5=1+\cfrac{35}{2+\cfrac{35}{2+\cfrac{35}{2+\cfrac{35}{\ddots}}}},\]

itd.

Najprej opazimo, da se ti verižni ulomki razlikujejo samo v števcih, zato najprej pomislimo, da so morda narejeni na enak način, po isti šabloni.  Vrednost ulomkov lahko tudi najprej uganemo, npr, tako, da izračunamo nekaj zaporednih približkov vsakega od njih. Dobimo naslednje vrednosti

    \[x_i=i+1;\qquad i=1,..,5\]

Nato si ogledamo te vrednosti ter števce verižnih ulomkov. Dovolj oster pogled razkrije, da so števci v verižnem ulomku x enaki x^2-1, torej

    \[x=1+\cfrac{x^2-1}{2+\cfrac{x^2-1}{2+\cfrac{x^2-1}{2+\cfrac{x^2-1}{\ddots}}}}\]

ali

    \[x=1+\cfrac{x^2-1}{1+1+\cfrac{x^2-1}{1+1+\cfrac{x^2-1}{1+1+\cfrac{x^2-1}{\ddots}}}}.\]

Od tod pa hitro prepoznamo

    \[x=1+\frac{x^2-1}{1+x},\]

oziroma znan obrazec iz osnovne šole

    \[x-1=\frac{x^2-1}{1+x}.\]

To je tisto kopito, po katerem so sestavljeni zgornji verižni ulomki. Sestavite še kakšnega sami.

Naloga: Tudi verižni ulomek

    \[[1;1,\overline{2}]=1+\cfrac{1}{2+\cfrac{1}{2+\cfrac{1}{2+\cfrac{1}{\ddots}}}}\]

spada v to skupino. Zakaj? Kolikšna je njegova vrednost? Sestavi še kakšen tovrstni verižni ulomek iracionalne vrednosti.