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Problema isoperimetrico

Una corda di lunghezza fissa su chiodini: aggiungi lati e guarda l'area racchiusa crescere verso quella del cerchio mentre un righello mostra che la corda resta lunga uguale; poi prevedi quale di due figure fatte con la stessa corda contiene di più, e verifica.

Problema isoperimetrico — Immagine reale dell’applicazione
Immagine reale dell’applicazione

Cosa succede

Una corda di lunghezza fissa L è tesa su chiodini. Quale forma racchiude di più? Aggiungi i lati uno alla volta: la corda è sempre lunga uguale - il righello sotto la stende dritta -, eppure l'area ombreggiata cresce e Q = 4πA/L² sale verso 1, il cerchio fatto con la stessa corda. Poi prevedi: di due forme fatte con una corda, quale contiene di più? Alcune coppie sono trappole. L'esperimento confronta forme particolari; non dimostra che il cerchio batte ogni curva.

Equazioni del modulo
Equazioni
Q = 4πA / L² ≤ 1,  uguaglianza solo per il cerchio
n-agono regolare:  A(n) = L² / (4n·tan(π/n)),   Q(n) = π / (n·tan(π/n)) → 1
cerchio con la stessa corda:  A = L² / (4π)
qui L = 2π, quindi il cerchio racchiude A = π

Altri esperimenti

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Impacchettamento di cerchi — Immagine reale dell’applicazione

Math

Impacchettamento di cerchi

Impacchettamento di cerchi. η∞ = π/(2√3). Trascina i punti evidenziati o cambia i parametri. Le modifiche manuali fermano l’animazione.

Dissezione ad area costante — Immagine reale dell’applicazione

Math

Dissezione ad area costante

Trascina il pezzo 2 nella sede a destra. Entrambi i pezzi si muovono nella scena o nella vista dall’alto. A₁ + A₂ = b·h, b = 2. Smusso e altezza sono decorativi. Sovrapposizione, vuoti e area esterna derivano dai poligoni esatti; la sola somma delle aree non prova la copertura.

Inviluppi — Immagine reale dell’applicazione

Math

Inviluppi

Inviluppi. x = Lcos³φ; y = Lsin³φ. Trascina i punti evidenziati o cambia i parametri. Le modifiche manuali fermano l’animazione.