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Ángulo de oro para un círculo: otra definición

La definición aceptada por el oro ángulo se basa en la relación de arcos de círculo, es decir, si $\alpha_0$, el oro ángulo en radianes, entonces:

$$\frac{a}{b}=\frac{b}{a+b}$$

Donde$a=\alpha_0 R$$b=(2 \pi-\alpha_0) R$.

Si el ángulo se define como tal, a continuación, podemos ver que $\alpha_0=(3- \sqrt{5}) \pi$.

(Todo lo anterior es de acuerdo a Wikipedia).


Sin embargo, si utilizamos el directo de la generalización de la definición común de la proporción áurea de un segmento de línea, debemos estar comparando las áreas en lugar de la longitud del arco. Por lo tanto, si $\alpha$ es el nuevo tipo de) oro ángulo, debemos definir usando el segmento de área $A$ que es "cortado" por el dibujo de la cuerda:

enter image description here

$$A=\frac{1}{2} (\alpha-\sin \alpha)$$

$$\frac{A}{B}=\frac{B}{A+B}$$

Obtenemos una ecuación trascendental para el ángulo:

$$\alpha-\sin \alpha=(3- \sqrt{5}) \pi=2(2-\phi) \pi$$

Numéricamente su valor es:

$$\alpha=2.7664077793984\dots=0.8805749453982892\dots \pi$$

No he sido capaz de encontrar una forma cerrada.

Podemos encontrar una forma cerrada para $\alpha$? Es una expresión algebraica de varios de $\pi$ o no?


A diferencia de la definición común, esta última definición de la golden ángulo puede ser generalizada para la esfera en 3D (corte por un plano y, a continuación, comparar volúmenes) o $n-$esfera en cualquier número de dimensiones.


Si no me equivoco, luego de una esfera , obtenemos una ecuación:

$$(2+\cos (\alpha/2))(1-\cos (\alpha/2))^2=2(3-\sqrt{5})$$

Lo que hace que $\cos \alpha_{3D}$ algebraicas y como tengo entendido $\alpha_{3D}$ algebraica de varios de $\pi$.

$$\alpha_{3D}=2.8228221947949\dots=0.898532211542238\dots \pi$$

3voto

Claude Leibovici Puntos 54392

Una forma cerrada, no se puede esperar.

Sin embargo, usted puede tener una aproximación bastante buena de usar (ver aquí) utilizando la aproximación $$\sin(\alpha) \simeq \frac{16 (\pi -\alpha) \alpha}{5 \pi ^2-4 (\pi -\alpha) \alpha}\qquad (0\leq \alpha\leq\pi)$$ propuestos por Mahabhaskariya de Bhaskara I, un séptimo de la India del siglo matemático.

Así, la solución de la ecuación de $$\alpha-\sin(\alpha)=k$$ se puede aproximar la solución de $$4 \alpha ^3-4 (k+\pi -4)\alpha ^2+ \left(4 \pi k+5 \pi ^2-16 \pi \right)\alpha-5 \pi ^2 k=0$$ In your case, solving the cubic would lead to a quite nasty expression and a value $\aprox 2.76692$ while the exact solution is $2.76641$ (como se la dio).

Sólo por diversión, a la inversa simbólico de la calculadora encontrado $$\frac{ \sqrt[3]{12}}{10^{3/4}-\sqrt{23}}\approx \color{red} {2.7664077}23$$

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