Lösung der Aufgabe 1 zum Wochenende
bearbeitet von
@@ottogal
> > Dass Du meine mühsame Argumentation zu den Rändern einfach mit "die Ränder fallen im Unendlichen eh weg" zusammenfasst, tja, so mutig war ich nicht.
>
> Finde ich auch etwas kühn...
Ich finde es ausreichend einleuchtend.
Aber wer’s nochmal vorgerechnet haben will:
[](/images/5111ff1c-1b5b-11eb-aa71-b42e9947ef30.png)
Die Skizze ist gemalt für *N* = 3.
Die Ebene eingeteilt in Dreiecke; davon gibt es verschiedene Arten:
weiß:
: das Innere. Davon gibt es 1 + 3 + 5 + … + 2*N* − 1 = *N*².
Das Verhältnis der Anteil der durch die Kreissektoren bedeckten Fläche ist *p*₀ = ⅙π √3 ≈ 90.69%.
Die Dreiecke liegen vollständig innerhalb des großen Dreiecks, *a*₀ = 1.
grün:
: an den Kanten. Davon gibt es *3N* (von den Dreiecken, nicht von den Kanten).
Das Verhältnis der Anteil der durch die Kreissektoren bedeckten Fläche ist *p*₁.
Der Anteil des Teilstücks des großen Dreiecks sei *a*₁.
blau:
: Kante. Davon gibt es 3(*N* + 1).
Das Verhältnis der Anteil der durch die Kreissektoren bedeckten Fläche ist *p*₂.
Der Anteil des Teilstücks des großen Dreiecks sei *a*₂.
rot:
: Ecke. Davon gibt es 3.
Das Verhältnis der Anteil der durch die Kreissektoren bedeckten Fläche ist *p*₃.
Der Anteil des Teilstücks des großen Dreiecks sei *a*₃.
baun:
: Ecke. Davon gibt es 3.
Keine Kreissektoren, *p*₄ = 0.
Der Anteil des Teilstücks des großen Dreiecks sei *a*₄.
Das gesuchte Verhältnis *p* ist nun das gewichtete Mittel
$$p = \frac{N^2 a_0}{N^2 a_0+3Na_1+3(N+1)a_2+3a_3+3a_4}p_0 + \frac{3Na_1}{N^2 a_0+3Na_1+3(N+1)a_2+3a_3+3a_4}p_1 + \frac{3(N+1)a_2}{N^2 a_0+3Na_1+3(N+1)a_2+3a_3+3a_4}p_2 + \frac{3a_3}{N^2 a_0+3Na_1+3(N+1)a_2+3a_3+3a_4}p_3 + \frac{3a_4}{N^2 a_0+3Na_1+3(N+1)a_2+3a_3+3a_4}p_4$$
$$\displaystyle \lim_{N \to \infty}p = p_0 = \tfrac{1}{6}\pi\sqrt{3}$$
Beim Grenzwert bleibt davon nur der erste Summand übrig; die anderen werden zu 0. Der Rand verschwindet, sag ich doch.
Die genauen Werte von *p*₁, *p*₂, *p*₃, *a*₁, *a*₂, *a*₃ und *a*₄ muss man deshalb gar nicht ermitteln.
😷 LLAP
--
*„Sag mir, wie Du Deine Maske trägst, und ich sage Dir, ob Du ein Idiot bist.“* —@Ann_Waeltin
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@@ottogal
> > Dass Du meine mühsame Argumentation zu den Rändern einfach mit "die Ränder fallen im Unendlichen eh weg" zusammenfasst, tja, so mutig war ich nicht.
>
> Finde ich auch etwas kühn...
Ich finde es ausreichend einleuchtend.
Aber wer’s nochmal vorgerechnet haben will:
[](/images/5111ff1c-1b5b-11eb-aa71-b42e9947ef30.png)
Die Skizze ist gemalt für *N* = 3.
Die Ebene eingeteilt in Dreiecke; davon gibt es verschiedene Arten:
weiß:
: das Innere. Davon gibt es 1 + 3 + 5 + … + 2*N* − 1 = *N*².
Das Verhältnis der Anteil der durch die Kreissektoren bedeckten Fläche ist *p*₀ = ⅙π √3 ≈ 90.69%.
Die Dreiecke liegen vollständig innerhalb des großen Dreiecks, *a*₀ = 1.
grün:
: an den Kanten. Davon gibt es *3N* (von den Dreiecken, nicht von den Kanten).
Das Verhältnis der Anteil der durch die Kreissektoren bedeckten Fläche ist *p*₁.
Der Anteil des Teilstücks des großen Dreiecks sei *a*₁.
blau:
: Kante. Davon gibt es 3(*N* + 1).
Das Verhältnis der Anteil der durch die Kreissektoren bedeckten Fläche ist *p*₂.
Der Anteil des Teilstücks des großen Dreiecks sei *a*₂.
rot:
: Ecke. Davon gibt es 3.
Das Verhältnis der Anteil der durch die Kreissektoren bedeckten Fläche ist *p*₃.
Der Anteil des Teilstücks des großen Dreiecks sei *a*₃.
baun:
: Ecke. Davon gibt es 3.
Keine Kreissektoren, *p*₄ = 0.
Der Anteil des Teilstücks des großen Dreiecks sei *a*₄.
Das gesuchte Verhältnis *p* ist nun das gewichtete Mittel
$$p = \frac{N^2 a_0}{N^2 a_0+3Na_1+3(N+1)a_2+3a_3+3a_4}p_0 + \frac{3Na_1}{N^2 a_0+3Na_1+3(N+1)a_2+3a_3+3a_4}p_1 + \frac{3(N+1)a_2}{N^2 a_0+3Na_1+3(N+1)a_2+3a_3+3a_4}p_2 + \frac{3a_3}{N^2 a_0+3Na_1+3(N+1)a_2+3a_3+3a_4}p_3 + \frac{3a_4}{N^2 a_0+3Na_1+3(N+1)a_2+3a_3+3a_4}p_4$$
Beim Grenzwert bleibt davon nur der erste Summand übrig; die anderen werden zu 0. Der Rand verschwindet, sag ich doch.
$$\displaystyle \lim_{N \to \infty}p = p_0 = \tfrac{1}{6}\pi\sqrt{3}$$
😷 LLAP
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Aber wer’s nochmal vorgerechnet haben will:
[](/images/5111ff1c-1b5b-11eb-aa71-b42e9947ef30.png)
Die Skizze ist gemalt für *N* = 3.
Die Ebene eingeteilt in Dreiecke; davon gibt es verschiedene Arten:
weiß:
: das Innere. Davon gibt es 1 + 3 + 5 + … + 2*N* − 1 = *N*².
Das Verhältnis der Anteil der durch die Kreissektoren bedeckten Fläche ist *p*₀ = ⅙π √3 ≈ 90.69%.
Die Dreiecke liegen vollständig innerhalb des großen Dreiecks, *a*₀ = 1.
grün:
: Kante. Davon gibt es *N*.
Das Verhältnis der Anteil der durch die Kreissektoren bedeckten Fläche ist *p*₁.
Der Anteil des Teilstücks des großen Dreiecks sei *a*₁.
blau:
: Kante. Davon gibt es *N* + 1.
Das Verhältnis der Anteil der durch die Kreissektoren bedeckten Fläche ist *p*₂.
Der Anteil des Teilstücks des großen Dreiecks sei *a*₂.
rot:
: Ecke. Davon gibt es 3.
Das Verhältnis der Anteil der durch die Kreissektoren bedeckten Fläche ist *p*₃.
Der Anteil des Teilstücks des großen Dreiecks sei *a*₃.
baun:
: Ecke. Davon gibt es 3.
Keine Kreissektoren, *p*₄ = 0.
Der Anteil des Teilstücks des großen Dreiecks sei *a*₄.
Das gesuchte Verhältnis *p* ist nun das gewichtete Mittel
$$p = \frac{N^2 a_0}{N^2 a_0+Na_1+(N+1)a_2+3a_3+3a_4}p_0 + \frac{Na_1}{N^2 a_0+Na_1+(N+1)a_2+3a_3+3a_4}p_1 + \frac{(N+1)a_2}{N^2 a_0+Na_1+(N+1)a_2+3a_3+3a_4}p_2 + \frac{3a_3}{N^2 a_0+Na_1+(N+1)a_2+3a_3+3a_4}p_3 + \frac{3a_4}{N^2 a_0+Na_1+(N+1)a_2+3a_3+3a_4}p_4$$
Beim Grenzwert bleibt davon nur der erste Summand übrig; die anderen werden zu 0. Der Rand verschwindet, sag ich doch.
$$\displaystyle \lim_{N \to \infty}p = p_0 = \tfrac{1}{6}\pi\sqrt{3}$$
😷 LLAP
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