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Isoperimetrisches Problem

Eine Schnur fester Länge auf Stiften: Fügen Sie Seiten hinzu und sehen Sie, wie die umschlossene Fläche zur Kreisfläche wächst, während ein Lineal zeigt, dass die Schnur gleich lang bleibt; sagen Sie dann voraus, welche von zwei Figuren aus derselben Schnur mehr fasst, und prüfen Sie es.

Isoperimetrisches Problem — Bild aus der Anwendung
Bild aus der Anwendung

Was passiert

Eine Schnur fester Länge L liegt um Stifte. Welche Form umschließt am meisten? Fügen Sie Seiten einzeln hinzu: Die Schnur bleibt stets gleich lang - das Lineal darunter legt sie gerade aus -, doch die schattierte Fläche wächst, und Q = 4πA/L² steigt gegen 1, den Kreis aus derselben Schnur. Dann vorhersagen: Welche von zwei Formen aus einer Schnur fasst mehr? Manche Paare sind Fallen. Der Versuch vergleicht einzelne Formen; er beweist nicht, dass der Kreis jede Kurve schlägt.

Gleichungen des Moduls
Gleichungen
Q = 4πA / L² ≤ 1,  Gleichheit nur für den Kreis
regelmäßiges n-Eck:  A(n) = L² / (4n·tan(π/n)),   Q(n) = π / (n·tan(π/n)) → 1
Kreis aus derselben Schnur:  A = L² / (4π)
hier ist L = 2π, der Kreis umschließt also A = π

Weitere Experimente

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Kreispackung — Bild aus der Anwendung

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Kreispackung

Kreispackung. η∞ = π/(2√3). Ziehe die markierten Punkte oder ändere die Parameter. Manuelle Änderungen stoppen die Animation.

Flächengleiche Zerlegung — Bild aus der Anwendung

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Flächengleiche Zerlegung

Ziehe Teil 2 an seinen Platz rechts. Beide Teile lassen sich in der Szene oder Draufsicht bewegen. A₁ + A₂ = b·h, b = 2. Fasen und Flughöhe sind dekorativ. Überlappung, unbedecktes Ziel und Außenfläche werden aus exakten Polygonen berechnet; gleiche Gesamtfläche beweist keine Bedeckung.

Hüllkurven — Bild aus der Anwendung

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Hüllkurven

Hüllkurven. x = Lcos³φ; y = Lsin³φ. Ziehe die markierten Punkte oder ändere die Parameter. Manuelle Änderungen stoppen die Animation.