Teräsnauhasta, jonka leveys on W, valmistetaan halkaisijaltaan D olevia kiekkoja. Määritä nauhalle sellainen leveys, millä materiaalinkäyttö saadaan maksimoitua, kun nauhan leveys voi olla korkeintaan 2D. Mikä on tällöin nauhan täyttöaste?
Kiekkoja nauhasta
Dr. O
454
0Äänestä
Muut lukivat myös
Odottaa vastausta
Näihin keskusteluihin ei ole vielä vastattu. Ole ensimmäinen.
Vastaukset 4
Vanhimmat
Nauhalle sijoitetaan kaksi ympyräjonoa, joista toisen jonon ympyröiden keskipisteet ovat ensimäisen jonon keskipisteiden puolivälissä. Otetaan ensimäisestä jonosta kaksi ympyrää, ja toisesta jonosta niitä sivuava ympyrä, jolloin niiden keskipisteet muodostavat tasasivuisen kolmion, jonka sivun pituus on D. Kolmion korkeus on D * sqrt(3) / 2. Nauhan minimileveys on silloin D * (sqrt(3) / 2 1), jos jätetään teknillisten rajoitusten mahdollisesti vaatima lisätila huomioon ottamatta.
Otetaan nauhan pätkä, johon mahtuu N ensimmäisen jonon ja N-1 toisen jonon kiekkoa.
Sen pituus on N * D ja pinta-ala saadaan kertomalla pituus e.m. leveydellä. Pätkässä on 2*N-1 ympyrää, joiden pinta-ala on (2*N-1) * (Pi/4) * D^2.
Nauhan täyttöaste on silloin
((2*N-1) * (Pi/4) * D^2) / (N*D * (D * (sqrt(3)/2 1))).
D supistuu pois. Kun N kasvaa rajatta, tämä suhde lähenee arvoa
Pi / (sqrt(3) 2) = Pi * (2 - sqrt(3)). Likiarvo on 0.8418.
pitäisi todistaa että tuo on tehokkain tapa. Nyt vain valitsit yhden tavan joka vaikuttaa tehokkaimmalta ja laskit sen.
Pieni lisätehtävä: Mikä on maksimitäyttöaste, jos nauhanleveydelle ei aseteta rajoituksia?
Pakataan ympyrät tasoon heksagonaalisesti, jolloin kukin ympyrä sivuaa kuutta muuta ympyrää ja niiden keskipisteet ovat solmuina tasasivuisista kolmioista muodostuneessa verkossa.
Tarkastellaan yhtä kolmiota, jonka sivun pituus on D. Kolmion ja ympyröiden leikkausjoukot ovat ympyrän sektoreita joiden keskipisteet ovat kolmion kärkjet, keskuskulma on 60 astetta ja säde D/2. Niiden yhteinen pinta-ala = 3 * (Pi * (D/2)^2 / 6) = (Pi/8) * D^2.
Kolmion pinta-ala on (sqrt(3)/4) * D^2. Siten täyttöaste on
((Pi/8) * D^2) / ((sqrt(3)/4) * D^2) = Pi * sqrt(3) / 6. Likiarvo 0.9069.