Categorie archieven: Sangaku’s

Sangaku 3

Geplaatst op door

Antwoord

  • We zien hier 3 cirkels die elkaar uitwendig raken en die alle 3 eenzelfde rechte raken. We zoeken een verband tussen de stralen. Noem die, van links naar rechts, r_1,r_2 en r_3.
  • Bij twee dergelijke cirkels zien we dat

        \[|xy|^2=(r+s)^2-(r-s)^2=4rs\]

  • We kunnen dit 3 keer toepassen in de gegeven sangaku: de twee linkse cirkels, de twee rechtse cirkels en de meest linkse met de meest rechtse. Zo vinden we \sqrt{r_1r_3}=\sqrt{r_1r_2}+\sqrt{r_2r_3}
  • Na deling van beide leden door \sqrt{r_1r_2r_3}, vinden we:

        \[\frac{1}{\sqrt{r_2}}=\frac{1}{\sqrt{r_1}}+\frac{1}{\sqrt{r_3}}\]

 

Sangaku 2

Geplaatst op door

Dit probleem komt uit de verzameling Siri Shinpen van Saito Gigi (1816-1889). Het werd door Nakasone Munekuni voorgesteld in 1856 en opgehangen in de Haruna schrijn in Haruna.

Antwoord

  • Te bewijzen is dat de groene oppervlakte en de oranje oppervlakte gelijk zijn.
  • De groene oppervlakte  bestaat uit 2 cirkels (2\pi r^2) en n cirkelsectoren. De oppervlakte van een cirkelsector is \frac{1}{2}r^2\alpha.
  • Als we al de oppervlaktes van die sectoren optellen vinden we \frac{1}{2}r^2S met S de som van al de hoeken van de getekende veelhoek. Dus is S=(n-2)\pi. 
  • De groene oppervlakte is dus \frac{n+2}{2}\pi r^2.
  • De oranje oppervlakte bekomen we door n cirkels te verminderen met een deel van de groene oppervlakte: \pi nr^2-\frac{n-2}{2}\pi r^2 en na vereenvoudiging is dat ook \frac{n+2}{2}\pi r^2.

Sangaku 1

Geplaatst op door

 

Een sangaku is van nature uit een Japanse puzzel uit de Euclidische meetkunde. Vanuit een afbeelding wordt er gevraagd een eigenschap of stelling te herkennen of een berekening uit te voeren. Laten we starten met een eenvoudig voorbeeld:

Antwoord

  • Er wordt hier gevraagd naar de oppervlakte van het gele vierkant.
  • De oppervlakte van het grote vierkant is (\varphi+1)^2=\varphi^2+2\varphi+1. Nu is \varphi de gulden snede, dus is \varphi^2=\varphi+1, zodat de oppervlakte van het grote vierkant gelijk is aan 3\varphi+2.
  • Nu moet je vier driehoeken met schuine zijde \varphi+1 aftrekken. De kleinste rechthoekszijde vindt men door gelijkvormige driehoeken te beschouwen en heeft dan als lengte \frac{\varphi+1}{\sqrt{(\varphi+1)^2+1}}=\frac{\varphi+1}{\sqrt{3}\varphi}.
  • Zo wordt de oppervlakte van het gele vierkant uiteindelijk \frac{1}{3}\varphi^4. Hierbij gebruiken we de eigenschap dat 3\varphi+2=\varphi^4.