Másodlagos geometriai osztályom részeként szeretek felkapcsolni diákokat a valós életből származó különböző geometriai alakzatok valós példáinak bemutatásával (általában olyan képekkel, amelyeket online találok, vagy amelyeket magam készítettem). Például egy kör területének leckéje kezdődhet egy pizza pite képével, vagy egy lecke a háromszögek középső szakaszairól a Triforce képével kezdődhet. Vannak azonban olyan geometriai ábrák, amelyekre nehezen találtam érdekes, valós példákat. Ezek az ábrák (és tudom, hogy egy csomót elfelejtek ..) a következők:
- Kör szegmense
- Secant vonal
- Trapéz (egyenlő vagy nem)
- beírt szög
- keresztirányú metszésű párhuzamos vonalak
Kíváncsi voltam, van-e valakinek ötlete ezekre az érdekes geometriai ábrákra, valós világ példái? Továbbá azt gondolom, hogy nagyszerű lenne, ha az emberek tisztában lennének a “standard” geometriai ábrák nagyon jó valós példáival, hogy ezeket válaszként is feltegyék. Például a hamburgi kikötőben található Dockland épület elképesztően tökéletes paralelogramma 🙂 A gyűjtemény megléte nagyon hasznos lenne a tanárok számára, mert nem találtam jobbat módja annak, hogy a hallgatóim közvetlenül a barázdába kerüljenek azzal, hogy rövid órás beszélgetéssel kezdenek egy érdekes képet!
Hozzászólások
- Ezek közül néhány esetében kezdje azzal, hogy behunyja a szemét, és elképzelje, hol látott ilyen formákat az életben. El tudom képzelni, hogy a könyvespolcra és a vasúti pályákra támaszkodva könyök elfogják az utat szögben a trapéz és a nem merőleges vonal által elfogott párhuzamos vonalak számára. Kétségtelen, hogy egy képadatbázis keresése más, a világon jelen lévő példákkal áll elő. Gerhard ” Megkérdezheti diákjait ” Paseman, 2015.03.05
- Van egy MO kérdés a matematikai szobrokról . Leginkább úgy tűnik, hogy a jelen célra díszesek, de néhányan relevánsak lehetnek.
- Quadrilaters: vannak ‘ s sárkányok is (normál sárkány). És konkáv sárkányok (szintén tényleges sárkányok). A Star Trek jelvényeket is. És nyílhegyek.
Válasz
Trapéz
A perui bennszülött építészet a trapéz stabilitását erősen használja a földrengésekben. (A spanyolok primitívnek gondolták magukat, mivel nem használtak boltíveket … de a spanyol épületek többsége összeomlott vagy újjá kellett építeni).
Különösen jól látszik ajtóikban és ablakukban.
ablakok Machu Picchuban ( szia res )
További példák licenceléssel, amelyek nem szeretném beágyazni:
- http://russellbevan.photoshelter.com/image/I0000rB5g1TrtY8E
- http://www.travel-images.com/photo/photo-peru194.html
Trapézek találhatók a szekrényasztalosokban is, konkrétan a fecskefarok ízületek .
Kör szegmense
A legtöbb építészeti boltív körök szegmensein alapul, különös tekintettel a római építészetre :
( szia res )
( szia res )
A kínai építészet inkább a szegmensíveket részesíti előnyben (amelyeket a A rómaiak is használták ), nem pedig a teljes lekerekített íveket:
( további képek )
Lásd még ívhidakat és hordószekrények . Ha kedves humorra vágyik, vegye figyelembe a ágyékboltozatot (ha kerek hordóboltozatokkal, nem hegyes hordóboltozatokkal készül).
Parabola
Vannak parabolikus ívek is :
Párhuzamos vonalak, amelyeket keresztirányú
kifutópályák vágnak le nagy reptereken. Általában gurulóútjuk párhuzamos a kifutópályával, szeles területeken pedig van egy második (vagy akár harmadik) párjuk, hogy elkerüljék a keresztszélbe való felszállást / leszállást. A BWI jó példa , de nehezen tudtam megtalálni a közkincsű képeket.Itt az egyik O nyúl:
Nyúl repülőtér az USGS-től ( szia res )
Megjegyzések
- Ez nem m̶o̶o̶n̶ parabola. Ez fordított felsővezeték .
- @IncnisMrsi: melyik, a tető vagy az ív? (I ‘ m nem jó, ha ‘ szemmel külön mondom el)
- Az ív felsővezeték. A tető valószínűleg parabolikus, bár nem eléggé hajlított ahhoz, hogy megbízhatóan meghatározza matematikai prototípusát.
- @IncnisMrsi: Helyettesítő parabolikus ívek: myarchitecturalvisits .com / 2015/03/19 / … . (a cs.rutgers.edu/~mcgrew/dimacs/slides/Amadeo_Huylebrouck.pdf oldalon található, amely bemutatja az építészeti boltívek felszerelését)
Válasz
Válasz
Szeretem a St. Louis-i Gateway Arch-ot, mint egy felsővezetéket, amelynek képlete $ y = A \ cosh (\ frac {CX} {L}) -A $. További információ a wikiről: Gateway Arch: Matematikai elemek.
Megjegyzések
- Meg kell említeni, hogy ‘ sokkal könnyebb megtalálni a nem fordított felsővezetékeket, mivel az elektromos vezetékek ezt az alakot kapják.
- @Dietrich Epp … de két pólus közötti rövid távon nehéz megkülönböztetni a felsővezetéket a parabolától.
Válasz
Dobókocka
Minden platona szilárd anyagot, néhány trapecohedront és bipiramidot, valamint a tetrahexahedront és a rombikus triacontahedront kap:
Válasz
Van egy tisztességes kísérlet egy Hypercube a párizsi Grande Arche de la Défense-szel .
Megjegyzések
- Nem ‘ nem gondolom, hogy a ” be / ki ” másik dimenziónak számít.
- @PyRulez Gondolod, hogy rajzolhatsz egy kockát egy darab papírra? Feltehetően így van, mivel boldognak tűnik, hogy a fotó külső szerkezete kocka. Ha ez ‘ s rendben van, miért kifogásolja, hogy a negyedik dimenziót háromra vetítse?
- @JessicaB Amikor rajzolok egy ” kocka “, én ‘ csak ábrázolást rajzolok, nem tényleges kockát. Hasonlóképpen, nem készítettek ‘ nem tényleges hiperkockát, csak egy ábrázolást. Ez még mindig a való élet ábrázolása, nem csak a fotó. Ha azt mondjuk, hogy ez egy hiperkocka, akkor azt mondanánk, hogy a film dodekaéderje tényleges dodekaéder.
Válasz
A dugóhúzó ( spirálhoz ):
Fánk ( tórushoz ):
Labdarúgás ( gömbölyű esetén)
És akkor ott van az atomium is (amelynek nem biztos, hogy van geometriai neve)
hűtőtornyok ( hiperboloid esetén)
és az ötszög (nos, ötszög esetén ):
A piramis természetesen egy piramis .
Végül a futball-labda csonka ikozaéder
megjegyzések
- I ‘ d +1, ha felsorolta, hogy mely geometriai alakzatokra példa. (Nos, oké, a Pentagon elég nyilvánvaló.) Például a hűtőtornyok általában hiperboloidok .
Válasz
A Szaturnusz északi sarkán található hatszög:
“[szabályos alakzatok] a turbulens áramlás területén képződnek … két különböző forgó folyadéktest között különböző sebességek. “
és ezt a jelenség magyarázataként javasolták.
Egyébként a Föld könnyen elférne benne a pólus hatszög.
Hozzáadva ( 23Sep15 ). A Space.com egyik cikke a Szaturnusz sarki hatszögének új és látszólag alapos magyarázatát idézi a Asztrofizikai folyóirat levelek :
Itt numerikus szimulációkat mutatunk be, amelyek azt mutatják, hogy a sekély fúvókák instabilitása kiegyensúlyozódhat kanyarulatokként, amelyek nagyon hasonlítanak a megfigyelt morfológiához és fázissebességhez a Szaturnusz északi hatszögéből.
Hozzáadva ( 10Dec16 ). Cassini által készített új képek:
Megjegyzések
- Egyébként az északi oszlop hatszögének színe megváltozott az elmúlt négy évben! A Casini színes képekért lásd: space.com .
Válasz
” Turning Torso “, egy lakóház Malmöben, Svédországban, amelyet Santiago Calatrava építész tervezett csavaró spirál nyomán. “Ötemeletes ötszög kilenc szegmenséből áll, amelyek emelkedés közben egymáshoz csavarodnak; a legfelső szegmens 90 fokkal elfordul az óramutató járásával megegyező irányban a földszinthez képest.”
Válasz
Gömb vagy félteke: Pantheon
Válasz
Egy másik poszter megemlítette az íveket; Szeretném hozzáadni a gótikus ívet a kör alakú szegmensek példaként. Ezek az ívek nagyszerű példái is. Sokkal érdekesebbnek találom őket, és nem mindig kell, hogy az itt látható szög legyen; a kör középpontjának elhelyezkedése a kívánt ív “lejtésétől” függően változhat. Vannak három és négy középpontú ívek is. El tudom képzelni, hogy meg tudná különböztetni a haladóbb tanulóit azáltal, hogy megpróbálja őket kitalálni, hogyan alakították ki a bonyolultabb ívszerkezeteket. A bonyolult szerkezetekkel kapcsolatos számítások kissé intenzívek lehetnek, de szórakoztató kihívást jelentenek egy tehetséges hallgató számára. Az egyik egyszerűbb ív alatti terület inkább érdekes problémát jelent az osztály többsége.
Válasz
Tényleg nagyszerű válaszok! Ezt találtam, miközben leckét készítettem a annuliról , gyűrűs napfogyatkozás, nagyon szép! És érdekes matematika is van mögötte, miért nem fedi le teljesen a napot a hold!
Válasz
At Wikipedia: Nyeregtető hiperbolikus paraboloidot képező háztetők képeit láthatja. Más “nyeregszerű” tárgyak is lehetnek ez a forma – amelynek elsődleges előnye (unokatestvéréhez hasonlóan az egylapos hiperboloid, azaz az atomerőmű hűtőtornya), hogy egy rácsban egyenes vonalakból álló támaszokból alakítható ki. / p>
A hiperboloid struktúra láthat néhány rádiótornyot, amelyek az egylapos hiperboloidot használják alakjukként.
Megjegyzések
- A müncheni Mae West egy másik példa a hiperboloidra.
Válasz
Chris válaszában a felsővezetékre építve megmutathat egy függőhidat, amelynek parabola van …
hozzáadta
A LINK szerint a a függőhíd görbéje általában egy felsővezeték és egy parabola közötti görbe.
Megjegyzések
- A parabola az a közelítés, ahol a kábelek 0, tehát csak a vízszintes híd fedélzetének súlya számít. A felsővezeték az a ” közelítés “, ahol a híd fedélzetének súlya nulla, tehát csak a kábelek súlya számít. Ez utóbbi abszurd közelítés egy hídhoz, de ‘ pontosan megfelel egy önmagában lógó láncnak.
- P.S. Évekkel ezelőtt, a zsebszámológépek kezdeteiben az egyik érintett vállalat (elfelejtettem, hogy a HP vagy a TI volt-e) kétoldalas hirdetést tett fel a Scientific American-be, ahol egy függőleges híd képe látható a felsővezeték egyenlete alatt.
- A függőleges kábelek súlyának is 0-nak kell lennie ahhoz, hogy ezek egyike legyen?
- Lásd a LINK-et a hozzáadott megjegyzésben. A kábelek súlya nulla – > parabola; híd padló súlya nulla – > felsővezeték.
- @GeraldEdgar A kérdésem az, hogy a függőleges kábelek jelentős súlyúak-e. A fő kábelnek önmagában egy felsővezetéknek kell lennie – ha annak felsőbb részein hosszabb függőleges kábelek lógnak, mint a rövidebbek, akkor nyilvánvalóan másnak kell lennie. >
Válasz
Az A (cata) kaustikus a görbében tükröződő vonalak borítéka. A félkörben tükröződő párhuzamos vonalak által alkotott maró hatás egy kardioid, amely az MSE kávéscsésze alján látható.
A többi boríték tartalmaz evolúciókat. Az evolute a normális vonalak burkolata egy adott görbéhez; az adott görbe az evolúció részese.
Egy híres az invenció az a cikloid, amelyet önmagában (és ezért önmagában is evolúciójában) bekövetkezik. Mivel a cikloid egy tautokron , Huygens egy óra megtervezésére használta (balra, II. Ábra), amelyet Coster készített (jobbra):
A kör (a kisebbek) inverziója felhasználható fogaskerekek kialakításához amelyek csúszás nélkül gurulnak le egymásról (így minimalizálják a súrlódás miatti melegedést):
Válasz
(Gerhard kommentárja ihlette) Trapéz :
(Parth Chandran képe @ emaze.com .)
Megjegyzések
- Lehetne még egy tekintsük az egész alakot egy négyzet alakú piramis frustumának.
Válasz
A kőgömbök (vagy kő a Costa Rica-i labdák) több mint háromszáz petroszférából álló választék Costa Ricán, a Diquís-deltán és az Isla del Cañón található. Helyileg Las Bolas néven (szó szerint The Balls) ismerik őket. A szférákat általában a kihalt Diquís kultúrának tulajdonítják, és néha Diquís Spheres-nek nevezik.
A Palmar Sur régészeti feltárások egy Costa Rica déli részén található lelőhely feltárásainak sorozata, az úgynevezett Diquís-delta. Az ásatások egy „Farm 6” néven ismert helyre összpontosultak, amelyek az Aguas Buenas-i (300–800 AD) és a Chiriquí-periódusra (AD 800–1550) nyúlnak vissza.
Szinte tökéletesen kerekek, fejlettek egy kultúra által, a geometria ismerete nélkül?
Válasz
A szuperellipszis esetében az egyik példa a szökőkút a svédországi Stockholmban található Sergels torgnál.
kör alakú szegmensnél az egyik példa a folyadék keresztmetszete vízszintes tengely kör alakú henger tartály. (Egy másik kép itt .)
megjegyzések
- A kapcsolódó szuper tojás alakja szintén meglehetősen érdekes: hu .wikipedia.org / wiki / Superegg
Válasz
Az úgynevezett húzószerkezetek az architektúrákban valóban minimális felületek . Népszerű példák:
- a müncheni Olympiastadium: vagy
- az egykori londoni Millenium Dome-ot:
Válasz
Egy ellipszis mint hengeres szakasz: A Tycho Brahe Planetariun , Koppenhága, Dánia felső felülete.
Maga az épület hengeres szegmens .
Válasz
Reggio Emilia Calatrava vasútállomása nagyon érdekes geometriai mintákat követ, sinusoidapárokat épít fázisban és fázison kívül
Válasz
A Mito Art Tower $ 28 $ egybevágó, halmozott, szabályos tetraéderekből áll, mindegyik élhossza kb. $ 10 $ m. Mito-ban van, Ibaraki, Japán. Építész: Arata Isozaki.
Bal oldali kép a [www.panoramio.com] webhelyről (http://www.panoramio.com/).
Az Elgersma & Wagon jobb oldali alakja. “A Quadrahelix: A Tetrahedra szinte tökéletes hurka.” 2016. [arXiv absztrakt] (https://arxiv.org/abs/1610.00280).
A Boerdjik-Coxeter spirál néven ismert.
Válasz
Víztornyok:
A forma az állandó nyomás (hozzávetőleges) fenntartásának szükségességéből származik.
Válasz
A Puerta de Europa (Európa kapuja) Madridban két $ 26 $ -fenék-prizmából áll, amelyek $ 15 ^ \ circ $:
(Kép a archiseek.com .)
Philip Johnson és John Burgee építészek tervezték.
Válasz
Minimális felületeket említettek. A minimális felületek másik példája a szappanbuborék:
Megjegyzések
- A domború felület minimális? RoTFL. Lehet, hogy nincs ép elméje a membrán fizikájáról, amelyen némi nyomás van (ilyen szappanbuborék), hogy azt állítsa, minimális.
- @Incnis Mrsi: Wikipédia itt: hu.wikipedia.org/wiki/Soap_bubble úgy tűnik, hogy nem értenek egyet. Amit minimalizálnak, az a hangerő.
- A Wikipédiában sok hozzáértő srác van, de a felelőtlenség mélyen bejáratott kultúrájáról is híres. Itt elolvashatja, hogy az egyik William M. Connolley rámutatott-e a hibára 2007-ben, bár a helyi képtelen szövegírók vagy figyelmen kívül hagyták, vagy megpróbálták eloszlatni kritikáját. Keressen egy fizikus hallgatót a közelében, és kérdezze meg tőle. A minimális felület értelemszerűen minimalizálja a területet (lokálisan), nem pedig a térfogatot.
- A szappanbuborék minimalizálja a területet, mivel a zárt térfogat adott, és nem minimális felületű (de állandó, nem nulla átlagos görbület). A szappan filmek (lokálisan) minimalizálják a területüket, tekintettel a határukra, de szingularitásuk miatt általában nem tekinthetők minimális felületeknek . Végül vigyázzunk arra, hogy a matematikában finom különbség van a minimális felületek és a felületet minimalizáló felületek között (előbbi általánosabb fogalom).
Válasz
Spirál = csigahéj.
Brokkoli = fraktál
-vagy- brokkoli = döntési fa (de egy fa is lehet döntési fa). Ne feledje, hogy a haditengerészetben a brokkoli szlengkifejezése a “fák” (mint a hamburgerek csúszkái).
A Wankel motor rotora hasonló görbe-y háromszög alakú, mint a fenti kritizált érme.
Nyereg = nyereg ( 3. félév kalkuláció)
Fúrótokmány = csonka kúp (egy gépjármű-differenciálmű belseje is)
“Stadionok” trapéz alakú hengeres héjakhoz (a forgási térfogat problémái)
Sok más hűvös fogaskerék-forma bit). Nem 100% -ig biztos abban, hogy mindannyian megfelelnek a matematikai névnek, de mindenképpen elgondolkodtatnak néhány csodát az alak működéséről.
Megjegyzések
- A Romanesco brocolli lenyűgözőbb fraktál példát hozhat létre: hu.wiktionary.org / wiki / Romanesco # / media / …
Válasz
Megállapítottam, hogy a hallgatók nem nagyon értenek a képen, amelyet akkor hívnak meg, amikor felhívom a $ z = x ^ 2-y ^ 2 $ -ot hagyományos neve “nyeregpont”, de mindannyian nagyon tisztában vannak azzal, hogy néz ki egy Pringles burgonya chips.
Megjegyzések
- Ne hagyja ki a lehetőséget, hogy ezt szembeállítsa a (knock -off) A Lays Stax chipje, ami valami olyan, mint egy parabolikus henger.
Válasz
Szép kihívás egy kis fizikával rendelkező számítási osztály esetében: Ha a részecskéket egy közös pontról minden irányban azonos sebességgel dobják ki, akkor szabadon eshet, az alak, amelyet kisöpörnek, egy parabola . (Természetesen az egyes részecskék pályája is egy parabola, ami “egyszerűbb tény.” Július negyedike ajánlhat néhány példát:
Középiskolás koromban láttam, hogy egy vágódeszka szögben fekszik a mosogatóban, miközben a víz a csapból egy pontra ömlik. parabolikus ív kialakításához. Kíváncsi lennék, hogy tudnál-e valami ilyesmit bevinni az osztályterembe és nyomon követni a víz szélét?
Hozzászólások
- Lásd még: Tűzijáték parabola borítéka , különösen Andrey Rekalo ‘ s történelmi megjegyzések : ” Torricelli … a “biztonsági parabola ‘ kifejezést hozta létre. ”
Válasz
A nyersen —, de felismerhetően hatszögletű — kráter (a “Haulani kráter”) a Ceres törpe bolygón (a Mars & Jupiter között), amelyet a Hajnal űrszonda vett.
Az egyik cikk azt mondja, hogy “furcsán néz ki, mint egy stoptábla”, de tudjuk, hogy a stoptáblák (az Egyesült Államokban) nyolcszögek. Azt gondolom, hogy egy fizikai folyamat (aszteroida ütközés) hogyan eredményezhet egy hozzávetőleges hatszöget.
Vö. A Szaturnusz északi pólusú hatszöge , amely jobban érthető (legalábbis sejtésszerűen).
Válasz
Az állandó szélességű görbék, amelyek közül a legegyszerűbb a Reuleaux háromszög, különféle alkalmazásokban fordulnak elő. Alakzatként három körből álló darabokból áll. A Reuleaux háromszög elkészítéséhez kezdje a következővel: egyenlő oldalú háromszög, amelynek oldalhossza h, és az egyes csúcsokból egy iránytűvel h sugarú körívet rajzol a másik két csúcs közé. Az így létrejövő halmaz, mint egy kör állandó h szélességű, itt olvasható el. :
https://en.wikipedia.org/wiki/Reuleaux_triangle
(A (z) de képe .ucoin.net .)
Megjegyzések
- Nem vagyok biztos benne, hogy ez ” valós példa. ”
- @JoelReyesNoche, állandó szélességű görbék valós példái például a Reuleaux háromszög néhány brit érme vagy egy Wankel-motor belső része lenne.
- @PeterTaylor: Szép érme példa. Megvállaltam a szabadságot, hogy képet adjak hozzá.
- Lásd a folytatást: Miért vannak egyes érmék Reuleaux háromszögek? .
Válasz
Hatszögletű bazaltoszlopok a Óriás “útján Észak-Írországban:
(Kép a Wikipédiáról .)
(Kép: RTomlinson .)