34 votos

¿Cuál es la mejor manera de pelar la fruta?

Un mango me hizo pensar en esto. (Véase también esta pregunta que tiene un espíritu similar).

Arreglar $L >0$ y un cuerpo liso (a ser posible no convexo: ¡las peras o los plátanos son válidos!) $B \subset \mathbb{R}^3$ (y asumir que con la ayuda de los niños por debajo de eso $L$ es suficientemente grande ya que podemos dilatar $B$ ). Para $\gamma:[0,L] \rightarrow \mathbb{R}^3$ suave y parametrizado por arclength y $\theta:[0,L] \rightarrow S^1 $ suave, que $k(\gamma, \theta,s)$ denotan una copia del intervalo unitario centrado en $\gamma(s)$ y en el plano ortogonal a $\dot \gamma(s)$ y en el ángulo $\theta(s)$ en ese plano (requerimos $k(\gamma,\theta,0)$ para ser tangente a $B$ , digamos, y c/u/g que esto establece $\theta(0) = 0$ ; ángulos en planos alejados de $s=0$ puede definirse de forma razonable a través de la traducción paralela). Sea $K(\gamma,\theta):= \{ k(\gamma, \theta,s) \cap B : s \in [0,L] \} $ . Si $K$ contiene el límite de un cuerpo $C_K \subset B$ entonces decir que $(\gamma, \theta)$ es un peeling de $B$ .

Para $L$ fijo, ¿existe una forma efectiva de determinar un peeling que minimice $\mbox{vol}(B \backslash C_K)$ ?

Seguimiento: ¿puede el mejor pelado de la bola de la unidad para un valor dado de $L$ ¿se construye explícitamente?

11voto

ricree Puntos 5055

Si se permite que la trayectoria sea suave a trozos (véanse los comentarios anteriores), y la fruta es convexa, entonces se puede cubrir la superficie con un gran número de parches pequeños, y utilizar trayectorias circulares muy cortas para pelar cada parche, haciendo girar aproximadamente la cuchilla en su lugar para eliminar el trozo de piel. A medida que el tamaño de los parches disminuye, esto se acercará a un pelado perfecto, incluso si la longitud total $L$ se elige para que sea arbitrariamente pequeño. Esto es como pelar una fruta haciéndola rebotar en una lijadora de banda.

Si la fruta no es convexa, todavía nos acercamos a un pelado perfecto, siempre que permitamos $C_K$ para tener más de un componente conectado.

Esto sugiere que el problema sólo es interesante si se pone un límite al número de saltos.

11voto

user61106 Puntos 136

Lo siento, todavía no se me permite comentar. Así que utilizo la ventana de "Respuesta"...

No estoy del todo seguro de entender tu formulación, pero para el caso de una esfera bidimensional y una cierta anchura fija del pelado, puede que encuentres tu respuesta en las cuerdas rellenadoras de esferas de Gelrach y von der Mosel. Se trata de cuerdas con una cierta anchura fija que van sobre una esfera e intentan cubrir la mayor superficie. Para una cierta anchura, es posible cubrirlo todo.

  • Heiko von der Mosel et Henryk Gerlach On sphere-filling ropes. Amer. Math. Monthly 118 (2011), no. 10,
  • Heiko von der Mosel et Henryk Gerlach : ¿Cuáles son las cuerdas más largas de la esfera unitaria? Arch. Ration. Mech. Anal. 201 (2011), nº 1, 303-342.

1voto

Rakesh Juyal Puntos 203

Después de pensarlo un poco, tengo un esbozo de un caso muy sencillo. Supongamos que $B$ es un 3-politopo; sea $B^*$ denota su doble y considerar el gráfico $G$ asociado a la 1-esqueleto $B^*_1$ de $B^*$ . Ahora los vértices de $G$ corresponden a caras de $B$ y los bordes de $G$ corresponden a caras adyacentes de $B$ . Así que si $G$ admite una trayectoria hamiltoniana, entonces podemos utilizarla para obtener un pelado (¿casi?) óptimo para $L$ apropiado.

Los resultados de Google para los circuitos hamiltonianos en 3 politopos son aquí .

i-Ciencias.com

I-Ciencias es una comunidad de estudiantes y amantes de la ciencia en la que puedes resolver tus problemas y dudas.
Puedes consultar las preguntas de otros usuarios, hacer tus propias preguntas o resolver las de los demás.

Powered by:

X