Lammastehtävä

Lammas on kiinnitetty 1m pitkässä narussa rautakankeen. Se syö ruohoa ympyrän muotoiselta alueelta. Kun lammas on syönyt ruohon, sen kiinnityspaikka siirretään ympyrän kehälle. Kuinka pitkä narun tulee nyt olla, jotta lammas saa syötyä yhtä paljon ruohoa kuin alkutilanteessa?
221277
1Äänestä

Muut lukivat myös

Vastaukset 22

Vanhimmat

Riippuu lampaasta. Jos se on ensimmäisessä ympyrässä syönyt niin paljon että jalat ei enää kannata, niin sitten ei narulla ole enää merkitystä.

Äänestä

Oisko+jatain+19+%+pitempi.

Äänestä
  • Itse+arvioin,+että+noin+25-26%+pidempi+mutta+mitään+yhtälöä+en+tähän+keksinyt.

    1Äänestä

Johdin+yhtälön+1-(r/R)^2+=+arccos+(R/2r),+siitä+tuo+19+%.

Äänestä
  • Mitä merkitset tehtävässä R- ja r-kirjaimella?

    Äänestä

Olkoon rautakanki pisteessä (r,0). Tehtävän r = 1.Lammas syö ympyrän
(x - r)^2 y^2 = r^2 alueen pii*r^2.
Toinen ympyrä olkoon x^2 y^2 = R^2

Nähdään että R < 2r sillä muuten olisi syötävä ala >= pii* 4r^2 - pii*r^2 = pii *sqrt(3r)^2 > alunperin syöty ala pii*r^2.
Nyt voidaan laskea ympyröiden leikkauspisteiden koordinaatit. Näitä pisteitä yhdistää jänne jonka pituus on laskettavissa, olkoon se a.Syntyy kaksi ympyräsegmenttiä, R-säteisen ja r-säteisen ympyrän segmentit. Kummankin segmentin korkeudet h(R) ja h(r) avat nyt laskettavissa. Samoin keskuskulmat alfa(R) ja alfa(r) Näistä voi laskea segmenttien pinta-alat:
S(R) = R^2/2 (pii*alfa(R)/180 - sin(alfa(R)) ja S(r) kun R korvataan kaavassa suureella r. Näiden summa pitää vähentää alasta pii*R^2 ja jäljelle jäävän alueen pinta-alan tulee olla = pii*r^2.

Käytännön laskuja en nyt viitsi tehdä.
Näin se käy, sanoi Billy Pilgrim.

1Äänestä
  • Lisäys: Segmenttien pinta-alat voi myös laskea kaavalla S(R) = 1/2(l(R)* R - a (R-h(R)) ja vastaavasti S(r). Tässä l(R) on keskuskulmaa alfa(R) vastaavan R-ympyrän kaaren pituus, Samoin kun R -> r.

    1Äänestä

Geogebralla: https://aijaa.com/bTrOWl minäkin saan että olisi r = 1.25

Koitin myös tehdä ne laskut, mutta sain yhtälön

(pi 2*asin(r/2))/2*r^2 - 2*asin(r/2) 1/2*r*sqrt(1-r^2/4) = pi

joten jokin meni vikaan, koska tuon ratkaisu on r = 1,33569.

Äänestä
  • Geogebra on jotenkin niin jähmeä, että mä tein vielä SageMath:illä:
    ----

    g = Graphics()
    r1 = 1
    r2 = sqrt(2)
    dispText = r"\sqrt{2}"

    r2 = 1.25
    dispText = str(float(r2))

    g = circle((0,0), r1, zorder=1, color='blue')
    g = circle((0,0), r1, fill=True, zorder=1, color='blue', alpha=0.4)
    y = var('y')

    x0 = find_root(sqrt(r1^2-x^2)-sqrt(r2^2-(r1-x)^2), r1-r2, r1)
    y0 = sqrt(r1-x0^2)
    ang = atan(y0/x0)
    if ang<0: ang = pi
    A1 = pi*r1^2
    A_seg = (ang/(2*pi))*pi*r1^2 - 1/2*r1*(x0)
    ang2 = atan(y0/(r1-x0))
    A2 = ((2*pi-2*ang2)/(2*pi))*pi*r2^2 - 2*A_seg

    print (float(A1))
    print (float(A2))
    print (round(10^7*(A1-A2))==0)

    g = points((x0, y0), pointsize=30, color='red')
    g = line([(x0, y0), (r1, 0)], color='green', thickness=3)
    g = line([(0,0), (x0, y0)], color='black')
    g = points((r1,0), pointsize=20)
    g = circle((r1, 0), r2)
    g = text(r"$r_2 = " dispText r"$", ((x0 y0)/2 0.1, (x0 y0)/2 0.1), color='black',
    fontsize='x-large', horizontal_alignment='left')
    g.plot()

    ----
    Mutta jotenkin tuossakin tein laskut väärin! Alunperin sain että r2 pitäs olla sqrt(2) ja siis leikkaus tapahtua kohdassa x=0, mutta se on kanssa väärin.

    Äänestä

  • minkkilaukku kirjoitti:

    Geogebra on jotenkin niin jähmeä, että mä tein vielä SageMath:illä:
    ----

    g = Graphics()
    r1 = 1
    r2 = sqrt(2)
    dispText = r"\sqrt{2}"

    r2 = 1.25
    dispText = str(float(r2))

    g = circle((0,0), r1, zorder=1, color='blue')
    g = circle((0,0), r1, fill=True, zorder=1, color='blue', alpha=0.4)
    y = var('y')

    x0 = find_root(sqrt(r1^2-x^2)-sqrt(r2^2-(r1-x)^2), r1-r2, r1)
    y0 = sqrt(r1-x0^2)
    ang = atan(y0/x0)
    if ang<0: ang = pi
    A1 = pi*r1^2
    A_seg = (ang/(2*pi))*pi*r1^2 - 1/2*r1*(x0)
    ang2 = atan(y0/(r1-x0))
    A2 = ((2*pi-2*ang2)/(2*pi))*pi*r2^2 - 2*A_seg

    print (float(A1))
    print (float(A2))
    print (round(10^7*(A1-A2))==0)

    g = points((x0, y0), pointsize=30, color='red')
    g = line([(x0, y0), (r1, 0)], color='green', thickness=3)
    g = line([(0,0), (x0, y0)], color='black')
    g = points((r1,0), pointsize=20)
    g = circle((r1, 0), r2)
    g = text(r"$r_2 = " dispText r"$", ((x0 y0)/2 0.1, (x0 y0)/2 0.1), color='black',
    fontsize='x-large', horizontal_alignment='left')
    g.plot()

    ----
    Mutta jotenkin tuossakin tein laskut väärin! Alunperin sain että r2 pitäs olla sqrt(2) ja siis leikkaus tapahtua kohdassa x=0, mutta se on kanssa väärin.

    Unohtakaa tuo y=var('y') . Eihän siitä haittaa ole mutta ei se tuossa mitään toimita.

    Äänestä

  • minkkilaukku kirjoitti:

    Unohtakaa tuo y=var('y') . Eihän siitä haittaa ole mutta ei se tuossa mitään toimita.

    SageMäthiä voi suorittaa kätevästi esim. täällä: https://sagecell.sagemath.org/ jos ei omalle koneelle halua asentaa.

    Äänestä

  • Kun minulla oli kaava
    A_seg = ang/(2pi)*pi - A_kolmio,
    niin tämähän vähennetään kaksi kertaa, mutta unohdin viedä kakkosen myös A_kolmion, eteen eli kerroin 1/2 lähtee pois. Oikea yhtälö on

    (pi 2*asin(r/2))/2*r^2 - 2*asin(r/2) r*sqrt(1-r^2/4) = pi

    ja se antaa tuloksen

    r = 1,2512125.

    Äänestä

Eikös tämä menisi integroimallakin, jos on jokin hyvä sovellus? En ole kokeillut, koska käsin vaikutti aika työläältä...

Äänestä
  • Käsin integroimalla kannattaa käyttää napakoordinaatistoja, ja suorittaa integrointi kahdessa erillisessä osassa ja laskea sitten yhteen. Laitoin sen tohon paperille, jos se jotakuta kiinnostaa. Napakoordinaatistointegroinnit ei taida olla kuitenkaan lukiokamaa, joten ei tähän tarvitse takertua...tein aikani kuluksi.
    https://aijaa.com/WGrG87
    aeija

    1Äänestä

Eikös tämä menisi integroimallakin, jos on jokin hyvä sovellus? En ole kokeillut, koska käsin vaikutti aika työläältä...

Äänestä
  • Meneehän se integroimallakin mutta kuten eilen 15:42 esitin voidaan tehtävä ratkaista ihan alkeismenetelmin, mikä tavallaan on tyylikkäämpää. Käytetään tuon kommenttini merkintöjä.

    Ympyröiden leikkauspisteet ovat X,Y) ja (X, -Y), missä

    X = R^2/(2r) ja Y = R sqrt(1 - (R/(2r))^2). Rittää laskea x-akselin yläåuolella oleva ala A jolloin vähennettävä ala on 2 A.

    A = Int(0 <= x <= X, 0 <= y <= sqrt(r^- (x-r)^2)) dx dy Int(X <= x <= R, 0 <= y <= sqrt(R^2 - x^2)) dx dy
    Sitten täytyy olla
    pii*R^2 - 2 A = pii* r^2.

    Siinähän se menetelmä. Laskeskelkoon kuka halua ja käsin tai millä ohjelmalla nyt sitten haluaa.

    Mutta näin se käy, sanoi Billy Pilgrim.

    1Äänestä

  • Sagessahan tosiaan on integrointikin olemassa. Numeerisella nyt ainakin, jotain se herjasi kun koitin ihan vaan

    f1(x) = sqrt(1^2-x^2)
    f2(x) = sqrt(1.25^2-(1-x)^2)
    (f2-f1).integral()

    Mutta numeerisesti onnistuu. Tein uuden koodin ja nyt se laskee alat oikein. Koodi osoitteessa: https://repl.it/@minkkilaukku2/lammaslaidunSAGE

    Äänestä

Insinöörin tyylillä Excelin goalseekillä.
Muutetaan yhteisen jänteen pituutta, lasketaan pintaaloja ja lasketaan sopiva säde. (1,251m)

Äänestä

Tälläiset yksinkertaiset tehtävät voi ratkaista sekunnissa Pythonilla ihan numeerisesti. Ei tarvita edes mitään kirjasto-ohjelmia. Pienemmän ympyrän (r) keskipiste on origossa ja suuremman (R) y-akselilla pisteessä (0,r). Aluksi lasketaan 1 mm:n erottelulla. Kasvatetaan R:ää kunnes saavutetaan haluttu pinta-ala. Segmenttien pinta-alojen integrointi (1 mm:n viipaleiden summaus) sujuu yhden rivin koodilla for-silmukassa.

Kun on satu selville oikea mm määrä, voidaan tulosta tarkentaa muuttamalla koodi 100 kertaa tarkemmaksi R:n arvoilla 125100...125200. Ja r = 100000.

Ei tarvitse selitellä mitään mistään. Kaikki tulee suoraan oikein riittävällä tarkkuudella.


pi = 3.14159265
r = 1000
for R in range(1100,1500):
__xe = int(R*(1.0-R**2*1.0/(4*r**2))**(1.0/2))
__As = 0.0
__for x in range(0,xe): As = (r**2-x**2)**(1.0/2) (R**2-x**2)**(1.0/2) - r
__A = pi*R**2-2*As
__print( R,int(A),int(A-pi*r**2) )
__if A>pi*r**2: break
#print( R,int(A),int(A-pi*r**2) )

Äänestä
  • Onko tuo sinun mielestäsi tehtävän ratkaisemista?

    Käytännön laskuissa tietokonetta tuleekin käyttää mutta kun on kyse tällaisesta rehtävästä josta pyydetään matemaattista ratkaisua niin kyllä se ratkaisutapa pitäisi antaa.

    Mitä mielenkiintoisyta on tuon liekanarun pituuden numeroarvolla? Se on mielenkiintoista miten tulokseen päästään.

    Palstalla alkaa esiintyä turhan usein tuollaisia "ratkaisuja". Yhtä hyvin voisit "kilauttaa kaverille" ja pyytää ratkaisemaan!

    1Äänestä

  • Anonyymi kirjoitti:

    Onko tuo sinun mielestäsi tehtävän ratkaisemista?

    Käytännön laskuissa tietokonetta tuleekin käyttää mutta kun on kyse tällaisesta rehtävästä josta pyydetään matemaattista ratkaisua niin kyllä se ratkaisutapa pitäisi antaa.

    Mitä mielenkiintoisyta on tuon liekanarun pituuden numeroarvolla? Se on mielenkiintoista miten tulokseen päästään.

    Palstalla alkaa esiintyä turhan usein tuollaisia "ratkaisuja". Yhtä hyvin voisit "kilauttaa kaverille" ja pyytää ratkaisemaan!

    Mikä on ongelmasi? Opettele ensin lukemisen ymmärtämisen perusteet ja unohda kaikki kuvitelmasi ja luulosi ja olettamuksesi. Olet nyt totaalisesti täysin pihalla. Aivan kuten aina ennenkin. Keskity asioihin joista jotain ymmärrät. Opit matemaatiikan perusteet ehkä joskus tai sittet et ikinä. Oppiminen on todella vaikeaa tuolla asenteellasi!

    Äänestä

  • Anonyymi kirjoitti:

    Mikä on ongelmasi? Opettele ensin lukemisen ymmärtämisen perusteet ja unohda kaikki kuvitelmasi ja luulosi ja olettamuksesi. Olet nyt totaalisesti täysin pihalla. Aivan kuten aina ennenkin. Keskity asioihin joista jotain ymmärrät. Opit matemaatiikan perusteet ehkä joskus tai sittet et ikinä. Oppiminen on todella vaikeaa tuolla asenteellasi!

    Millähän tavoin lukujen syöttäminen tietokoneohjelmaan liittyy "matematiikan perusteisiin"?

    Äänestä

Kommentoi aloitusta


Anonyymi kirjoitti:

Lammas on kiinnitetty 1m pitkässä narussa rautakankeen. Se syö ruohoa ympyrän muotoiselta alueelta. Kun lammas on syönyt ruohon, sen kiinnityspaikka siirretään ympyrän kehälle. Kuinka pitkä narun tulee nyt olla, jotta lammas saa syötyä yhtä paljon ruohoa kuin alkutilanteessa?

Anonyymi
5000

Ilmoita asiaton sisältö

  • Sisältää materiaalia, joka on loukkaavaa, herjaavaa, rasistista, uhkailevaa tai ahdistelevaa.

  • Materiaali sisältää nimiä, yhteystietoja tai muita henkilökohtaisia tietoja. Julkisuuden henkilöistä, julkisissa viroissa toimivista ihmisistä sekä yritysten vastuuhenkilöistä saa keskustella työhön liittyen. Myös yksityiselämään liittyvistä asioista voi keskustella siltä osin, kuin niistä on julkisesti kerrottu.

  • Sisältää lapsille haitallista tai heiltä kiellettyä materiaalia. Seksuaalinen sisältö on sallittua aiheeseen tarkoitetuilla palstoilla, joiden ikäraja on 18 vuotta.

  • Lainvastaista sisältöä voi olla mm. yksityiselämää loukkaavan tiedon levitys, kiihottaminen kansanryhmää vastaan, laiton uhkaaminen, alaikäisiin liittyvä seksuaalinen sisältö/grooming, petokset, identiteettivarkaudet, kunnianloukkaukset ja tekijänoikeusrikkomukset.

  • Sisältö ei liity palstan tai keskusteluketjun aiheeseen.

  • Viesti ei ole suomea tai ruotsia (pl. International Forums), se sisältää mainontaa, se sisältää tekijänoikeuksin suojattua materiaalia, se on massapostitus tai jokin muu syy.

Jaa keskustelu