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La colocación de una pieza de mobiliario a través de un corredor

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En un par de días me estoy enfrentando la tarea de tratar de mover una pieza de mobiliario en mi apartamento y la situación me inspiró matemáticamente. Arriba hay un bosquejo de la situación. Estamos tratando de deslizar una pequeña caja de dimensiones $h'$ $w'$ a través de un corredor de dimensiones $h$$w$, con una entrada y una salida de ancho de $a$$b$. Suposiciones sobre ninguna de las variables puede ser, salvo que $a$ > $h'$ y $b$ > $h'$, incluso si la imagen sugiere algunas dimensiones relativas. En la caja o en cualquier otra dimensión, no puede, obviamente, ser estirada. El cuadro se puede girar libremente.

Estoy buscando la forma más simple de calcular, si es posible encajar la caja a través del pasillo, y cómo. He llegado con un poco tedioso formas de trigonometría, pero de alguna manera una solución sencilla y elegante me escapa. La ayuda será muy apreciada!

EDIT: Como se señaló en un comentario, el cuadro puede girar libremente a diferencia de mi pregunta original implícita.

EDIT2: Si lo que simplifica las cosas, la longitud de la $h$ puede ser para mi problema específico que se supone ser más grande que $w'$$h'$, aunque sería interesante conocer completamente un caso general.

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dxiv Puntos 1639

(La siguiente es una respuesta parcial en el mejor, pero demasiado largo para un comentario.)

Supongamos $\,a \le b\,$, de lo contrario voltear el corredor alrededor. Si el cuadro se vuelve completamente a través de la puerta $\,a\,$, entonces será capaz de salir a través de $\,b\,$ por simetría, por lo que es suficiente para considerar el movimiento a través de $\,a\,$.

El primer paso es deslice la caja en el máximo ángulo posible $\alpha$. Si se puede no ponerse en la posición mostrada abajo sin golpear las paredes opuestas, en primer lugar, el movimiento es imposible.

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El ángulo de $\alpha$ está determinado por:

  • $\,a \cos \alpha = h'\,$

A continuación, las condiciones para el interior de las esquinas de la caja para que se ajuste son:

  • $w' \cos \alpha \le w$

  • $w' \sin \alpha + h' \cos \alpha \le h$

(Como comentario, la primera condición es equivalente a $\,h' \cdot w' \le a \cdot w\,$ es decir, el área de la caja de no más grande que el área desde la puerta hasta la pared de enfrente.)

Estas son condiciones necesarias, y no hay solución posible si no se sostenga. No son condiciones suficientes, en general, a pesar de que.

El siguiente paso sería para girar la caja hacia la posición vertical por el deslizamiento de la esquina inferior a la derecha, manteniendo la parte superior en contacto con el borde de la puerta. La rotación, sin embargo, requiere de espacio adicional en la parte superior, y, posiblemente, a la derecha. Exactamente cómo mucho espacio reduce al final a la búsqueda de los extremos de algunas funciones trigonométricas, a la que no he podido encontrar "agradable" cerrado soluciones.

Aún así, hay un par de casos donde las condiciones anteriores son suficientes (ambos de los cuales se asume que la longitud del corredor es más grande que la diagonal de la caja de $\,h \ge \sqrt{w'^2+h'^2}\,$).

  • Si no hay ninguna pared perpendicular a la derecha junto a $\,a\,$, es decir, si la parte inferior de la línea horizontal en el dibujo que falta, entonces la rotación siempre puede ser completado por el deslizamiento de la esquina inferior hacia abajo y hacia la derecha, de tal manera que la caja se mantiene en contacto con ambos bordes de la puerta. En este caso, el de más a la derecha de la esquina de la caja no se mueve más cerca de la pared de la derecha de lo que era antes, por lo que la condición anterior es suficiente.

  • Si el horizontal ish diagonal de la caja roja tiene una hacia arriba de la pendiente en esa posición (a diferencia de la ligeramente hacia abajo en la foto), luego de nuevo la rotación puede ser completado sin necesidad de espacio adicional en el derecho. Este es el caso cuando se $\,\varphi \ge \frac{\pi}{2} - \alpha\,$ donde $\,\varphi\,$ es el ángulo entre la diagonal de la caja y su cara ancha, lo que se traduce a $\,a \ge \frac{h'}{\sin \varphi}=\frac{h' \sqrt{h'^2+w'^2}}{w'}\,$.

(El de arriba deja fuera algunos casos triviales como $w'\le w$ cuando la caja se puede simplemente traducido todo el camino, o $w' \le a, h' \le w$ cuando el cuadro se volvió de lado, a continuación, traducido, pero en mi práctica de haberse trasladado grandes cuadros alrededor de las esquinas de los casos nunca llegan a suceder ;-))

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beardtree Puntos 1230

He encontrado 3 juegos de restricciones, y yo creo que si que son respetados, los muebles se ajuste a través del corredor.
Dos primeras restricciones a lidiar con la pesca después de la colocación a través de la puerta, donde si el ancho de los muebles es demasiado largo, no va a ser capaz de girar después de llegar a la pared. $$ w' < \frac{h'}{a}*w - a*sin(90 -cos^{-1}\frac{h}{a}) $$ $$ w' < \frac{h'}{b}*w - b*sin(90 -cos^{-1}\frac{h}{b}) $$ Edit: Dxiv señaló que las dos inecuaciones en la parte superior están mal. He mirado de nuevo y debe ser $$w' < \frac{h'}{a}*w - \sqrt{a^2 - (h')^2}$$$$w' < \frac{h'}{b}*w - \sqrt{b^2 - (h')^2}$$
Edit 2 : de Nuevo parece ir en negativo con lo suficientemente pequeño como $h'$ así que voy a dejar un gráfico de aquí https://www.desmos.com/calculator/p8knda1rwl
Luego otro modo longitud de la diagonal de los muebles no superar la altura de la habitación $$ (w')^2+(h')^2 < h $$ Yo no tome en cuenta la tercera dimensión que complicaría más y no parece estar implícita en la pregunta, y una situación en la que el mobiliario podría ir de la primera puerta de la escalera en el segundo, así:enter image description here

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