Amosando publicacións coa etiqueta aproximación. Amosar todas as publicacións
Amosando publicacións coa etiqueta aproximación. Amosar todas as publicacións

domingo, 11 de abril de 2021

Construíndo 𝜋 aproximado

Sen ningunha dúbida, Gaussianos é un dos referentes en España no tocante a matemáticas e divulgación en InternetM declárome seguidor dende hai anos deste blog de Miguel Ángel Morales. Xa ten dedicado á regra e o compás algunha que outra entrada, e hai pouco publicou unha para compartir un método de aproximación do número 𝜋.

Trátase do método de Kochanski, atribuído ao matemático do século XVII Adam Adamany Kochanski. Partindo dunha circunferencia cun raio dado (sen perda de xeralidade pode supoñerse o raio unidade), permite obter un segmento cunha lonxitude que é case 𝜋 veces máis grande; coincide até o cuarto decimal, 3,141533.

Tras ler a entrada de Gaussianos non puiden resistirme a elaborar a miña propia versión da construción, claro está. Comezando cunha circunferencia de centro $A$ e raio $AB$, chégase a un triángulo rectángulo $BCL$ (é rectángulo por construción, xa que o lado $BL$ é construído pasando polo punto $B$ como a perpendicular á recta que pasa por $A$ e $B$).

$$ CL^2 = BC^2 + BL^2 \quad \Rightarrow \quad CL^2 = BC^2 + (3-FB)^2 $$ 

Aínda que no paso 30 xa se constrúe o segmento buscado, a partir do 32 áchanse algúns elementos máis que permiten demostrar cal é a súa lonxitude. O triángulo $AHN$ (paso 39) é equilátero con lado o raio unidade inicial, xa que por estar o lado $AH$ sobre a recta $AE$ o ángulo $\angle BAH$ é de 30º. Así:

$$ AM=\sqrt{1-\left( \dfrac{1}{2} \right)^2} = \dfrac{\sqrt{3}}{2} $$

Por semellanza entre os triángulos $ABF$ e $AMH$:

$$ \dfrac{FB}{HM}=\dfrac{AB}{AM} \quad \Rightarrow \quad \dfrac{FB}{\frac{1}{2}} = \dfrac{1}{\frac{\sqrt{3}}{2}} \quad \Rightarrow \quad FB = \dfrac{\sqrt{3}}{3} $$

E por tanto:

$$ CL = \sqrt{2^2+\left( 3-FB \right)^2} = \sqrt{4+\left( 3 - \dfrac{\sqrt{3}}{3} \right)^2} = \sqrt{\dfrac{40-6\sqrt{3}}{3}} \simeq 3,141533\dots $$

Accede á aplicación GeoGebra

xoves, 25 de xuño de 2020

Cadrado tal que a súa área aproxima a de un círculo

Lendo o último número (volume 23, número 2, 2020) de La Gaceta da Real Sociedad Matemática Española, atopo unha construción con regra e compás nin máis nin menos que na portada.

Trátase dun dos primeiros artigos de Srinivasa Ramanujan, no cal constrúe con regra e compás o lado dun cadrado tal que a súa área aproxima a do círculo inicial. Na seguinte imaxe pode verse o debuxo que el trazou a man, que serve como guía para a construción.




A continuación presentamos a construción por pasos elaborada con GeoGebra. É unha das máis longas que temos compartido neste blog, pois require uns cantos pasos intermedios coma o trazado dunha perpendicular ou varias paralelas. De feito, en aras dunha maior simplicidade, permitinme "saltar" pasos en varias ocasións, pero en todas elas están debidamente aclarados e referenciados.



Así, resulta que o lado do cadrado obtido cumpre que $RD^2 = \dfrac{355}{113}\cdot \dfrac{d^2}{4}\sim \pi r^2 $. Podes ver os cálculos que permiten chegar a esa conclusión nalgún dos enlaces seguintes.

Relacionado con isto:

luns, 16 de marzo de 2015

Endecágono aproximado sobre un lado dado

O ángulo central aproximado é de 32,853...º no canto dos 32,72...º aproximados.






venres, 13 de marzo de 2015

Eneágono aproximado sobre un lado dado

Nesta ocasión o ángulo central aproximado é de 40,208...º no canto dos 40º correctos.






martes, 10 de marzo de 2015

Tridecágono aproximado nun círculo

Nesta construción emprégase un ángulo central aproximado de 27,644...º no canto do de 27,692307...º que correspondería ao tridecágono (13 lados) regular.






sábado, 7 de marzo de 2015

Eneágono aproximado nun círculo

Esta construción usa $1+\sqrt{2}-\sqrt{3}$ nun círculo unidade como aproximación para o lado dun eneágono regular, cun ángulo de 39,886...º no canto do correcto de 40º.






mércores, 4 de marzo de 2015

Endecágono aproximado nun círculo

Un endecágono regular non se pode construír con regra e compás. Durero recomendou usar os $\frac{9}{16}$ do raio dun círculo para aproximar o lado dun endecágono inscrito, no cal o ángulo central é de 32,670...º en lugar do correcto de 32,72º.






domingo, 1 de marzo de 2015

Heptágono aproximado sobre un lado dado

Pierre Wantzel demostrou a imposibilidade de construír algúns problemas xeométricos clásicos usando a regra e o compás. Entre eles, a construción dun polígono regular tal que o número de lados non sexa produto dunha potencia de dous e calquera número de Fermat (a existencia destes estaba probada con anterioridade por Gauss).


$\frac{\sqrt{3}}{2}$ foi usada como aproximación para o lado dun heptágono regular inscrito nun círculo unidade, cun ángulo central de 51,318...º no canto dos 51,428571...º do heptágono regular. É unha aproximación xa empregada por Herón de Alejandría en A Metrica e por Abu'l-Wafa no seu tratado para artesáns.








xoves, 26 de febreiro de 2015

Heptágono aproximado nun círculo (II)

Pierre Wantzel demostrou a imposibilidade de construír algúns problemas xeométricos clásicos usando a regra e o compás. Entre eles, a construción dun polígono regular tal que o número de lados non sexa produto dunha potencia de dous e calquera número de Fermat (a existencia destes estaba probada con anterioridade por Gauss).

$\frac{\sqrt{3}}{2}$ foi usada como aproximación para o lado dun heptágono regular inscrito nun círculo unidade, cun ángulo central de 51,318...º no canto dos 51,428571...º do heptágono regular. É unha aproximación xa empregada por Herón de Alejandría en A Metrica e por Abu'l-Wafa no seu tratado para artesáns.





Relacionado con isto:


luns, 23 de febreiro de 2015

Heptágono aproximado nun círculo (I)

Pierre Wantzel demostrou a imposibilidade de construír algúns problemas xeométricos clásicos usando a regra e o compás. Entre eles, a construción dun polígono regular tal que o número de lados non sexa produto dunha potencia de dous e calquera número de Fermat (a existencia destes estaba probada con anterioridade por Gauss).

Esta construción, que debemos a John Michell, define un lado para un heptágono regular cun ángulo central de 51,444...º no canto dos 51,428571...º do heptágono regular.





venres, 20 de febreiro de 2015

Trisección aproximada dun ángulo (I)

Pierre Wantzel demostrou a imposibilidade de construír algúns problemas xeométricos clásicos empregando a regra e o compás. En 1837 publicou a imposibilidade da trisección do ángulo, e fíxoo tamén coa duplicación do cubo ou a construción dun polígono regular tal que o seu número de lados no sexa produto dunha potencia de dous e calquera número de Fermat (xa probado con anterioridade por Gauss).

Esta construción é unha aproximación da trisección dun ángulo.





Relacionado con isto:


martes, 17 de febreiro de 2015

Trisección aproximada dun ángulo (II)

Pierre Wantzel demostrou a imposibilidade de construír algúns problemas xeométricos clásicos empregando a regra e o compás. En 1837 publicou a imposibilidade da trisección do ángulo, e fíxoo tamén coa duplicación do cubo ou a construción dun polígono regular tal que o seu número de lados no sexa produto dunha potencia de dous e calquera número de Fermat (xa probado con anterioridade por Gauss).

Esta construción, que debemos a Jim Loy, é unha aproximación da trisección dun ángulo.





sábado, 14 de febreiro de 2015

Cuadratura do círculo aproximada (II)

Ferdinand von Lindemann demostrou no ano 1882 que o número $\pi$ é trascendente, é dicir, non é solución de ningunha ecuación alxébrica con coeficientes enteiros. Disto pode deducirse que é imposible, dada unha lonxitude unidade, construír con regra e compás unha lonxitude igual a $\pi$ ou a $\sqrt{\pi}$. Tamén permite afirmar que o coñecido problema clásico da cuadratura do círculo non se pode resolver usando regra e compás.

Esta construción, publicada no ano 1913 por E. W. Hobson, aproxima $\sqrt{\pi}$ como 1,77247...






Relacionado con isto:


mércores, 11 de febreiro de 2015

Cuadratura do círculo aproximada (I)

Ferdinand von Lindemann demostrou no ano 1882 que o número $\pi$ é trascendente, é dicir, non é solución de ningunha ecuación alxébrica con coeficientes enteiros. Disto pode deducirse que é imposible, dada unha lonxitude unidade, construír con regra e compás unha lonxitude igual a $\pi$ ou a $\sqrt{\pi}$. Tamén permite afirmar que o coñecido problema clásico da cuadratura do círculo non se pode resolver usando regra e compás.

Esta construción, publicada por Adam A. Kochanski en Acta Eruditorum no ano 1685, aproxima $\pi$ como 3,14153...






luns, 2 de febreiro de 2015

Espiral logarítmica áurea aproximada nun rectángulo áureo

A espiral logarítmica foi descuberta por Descartes no ano 1638 e posteriormente Jakob Bernoulli dedicoulle un libro, chamándoa spira mirabilis; o nombre lle damos na actualidade débese a Pierre Varignon. Distínguese polo ángulo constante que forma coas rectas radiais dende o seu centro. Con regra e compás tan só se pode construír de forma aproximada.





Relacionado con isto:


xoves, 29 de xaneiro de 2015

Espiral logarítmica aproximada

A espiral logarítmica foi descuberta por Descartes no ano 1638 e posteriormente Jakob Bernoulli dedicoulle un libro, chamándoa spira mirabilis; o nombre lle damos na actualidade débese a Pierre Varignon. Distínguese polo ángulo constante que forma coas rectas radiais dende o seu centro. Con regra e compás tan só se pode construír de forma aproximada.






luns, 26 de xaneiro de 2015

Espiral de Arquímedes aproximada (II)

No tratado 'Sobre as espirais' Arquímedes define a espiral que na actualidade recibe o seu nome. A espiral de Arquímedes é o lugar xeométrico dun punto movéndose a velocidade constante sobre unha recta que xira sobre un punto de orixe fixa a velocidade angular constante.

Esta construción é simplemente unha aproximación a esa espiral, pois desafortunadamente as espirais de Arquímedes non se poden debuxar de forma exacta con regra e compás. É, non obstante, máis exacta que a que vimos o outro día, aínda que máis difícil de obter.





Relacionado con isto:


venres, 23 de xaneiro de 2015

Espiral de Arquímedes aproximada (I)

No tratado 'Sobre as espirais' Arquímedes define a espiral que na actualidade recibe o seu nome. A espiral de Arquímedes é o lugar xeométrico dun punto movéndose a velocidade constante sobre unha recta que xira sobre un punto de orixe fixa a velocidade angular constante.

Esta construción é simplemente unha aproximación a esa espiral, pois desafortunadamente as espirais de Arquímedes non se poden debuxar de forma exacta con regra e compás.