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¿Cuál es la proporción de la longitud lateral de un regular hepatgon a la longitud lateral de la interna heptagon?

Dado un regular heptagon con lado de longitud 1, crear una estrella heptagon mediante la conexión de cada vértice.

star heptagon

Tenga en cuenta que la eliminación de los "puntos" de la estrella rendimientos similares heptagon. Quiero saber la longitud lateral de este internos heptagon (azul lados) en relación a la longitud lateral de la original heptagon.

Las líneas azules: $$ \rho = 2cos(\pi/7) $$ Las líneas verdes: $$ \sigma=4cos^2(\pi/7) - 1 $$

[Campos de oro: Un Caso para la Heptagon, Pedro Steinbach, Albuquerque Técnico-Profesional Instituto de Matemáticas de la Revista, Vol. 70, Nº 1, Febrero De 1997]

Ni idea de por dónde empezar :(

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Mick Puntos 5080

Consulte los siguientes diagramas:-

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LXE Puntos 51

Gracias a Mick para el enfoque.

Dado: $\sigma = 4cos^2(\pi/7) - 1 $ , $\rho = 2cos(\pi/7)$

La ley de los Cosenos $$ c^2 = a^2 + b^2 - 2ab*cos(C) $$

Ley de los Senos $$a /sin(A) = b / sin(B) = c/sin(C)$$

Desde $ \sigma $ $\rho$ son dadas, se puede sustituir por a, b, y c para determinar el ángulo C (que voy a llamar a $\theta$ a partir de aquí) $$ \sigma^2 = \rho^2 + \rho^2 - 2(\rho)(\rho)cos(\theta) $$ $$\sigma^2 = 2\rho^2 - 2\rho^2cos(\theta) $$ $$ \sigma^2 / 2\rho^2 = 1 - cos(\theta)$$ $$ cos(\theta) = 1 - \sigma^2/2\rho^2$$ $$ \theta = arccos(1 - \sigma^2/2\rho^2)$$ $$ \theta = arccos(1 - ((4cos^2(\pi/7)-1)^2/2(2cos(\pi/7))^2))$$ $$ \theta \approx 1.3463968515384828164839900214055012360845011711607596$$

Ahora, con $\theta$, y el conocimiento de que el ángulo interior de un regular heptagon es $5\pi/7$, podemos usar la ley de los senos para determinar la estrella azul del lado de longitud. El triángulo, que está formada por la gran heptagon del lado de la longitud y el color azul estrella de las longitudes de los lados, es isósceles, los ángulos básicos (voy a llamar a $\gamma$)$(5\pi/7 - \theta)/2$. El ángulo del vértice es equivalente a $\pi - (5\pi/7 - \theta)$, y voy a llamar a esta $\beta$. Sabemos que el lado rojo de la longitud es 1. Por la ley de los senos, la estrella azul de longitud lateral (voy a llamar a esta $\delta$).

Esto nos da:

$$\delta / sin(\gamma) = 1 / sin(\beta) $$ $$\delta = sin(\gamma)/sin(\beta) $$ $$\delta = sin(1/2(5\pi/7-arccos(1-(4 cos^2(\pi/7)-1)^2 /(2(2cos(pi/7))^2))))/sin(2\pi/7+arccos(1-(4 cos^2(pi/7)-1)^2/(2 (2 cos(pi/7))^2))) $$ $$\delta \approx 0.5549581320873711914221948710064104810672888624709100 $$

De vuelta a la ley de los cosenos un tiempo final para encontrar la longitud estamos principalmente interesados en. Esta vez, $\theta$ es conocido, y las longitudes de los lados congruentes $\delta$ son conocidos. Vamos a llamar a la respuesta final, la pequeña heptagon lado de longitud $x$.

$$ x^2 = \delta^2 + \delta^2 - 2(\delta)(\delta)*cos(\theta) $$ $$ x^2 = 2\delta^2 - 2\delta^2cos(\theta) $$ $$ x = (2\delta^2(1-cos(\theta)))^.5 $$ $$ x = \delta(2-2cos(\theta)^.5 $$

Por lo tanto, $x$ es exactamente:

$$ (-1/4 (4 cos^2(\pi/7)-1)^2 s^2(\pi/7))^.5(pecado(1/2 (5\pi/7-arccos(1-(4 cos^2(\pi/7)-1)^2/(2 (2 cos(\pi/7))^2)))))/(el pecado(14\pi/49+arccos(1-(4 cos^2(\pi/7)-1)^2/(2 (2 cos(\pi/7))^2)))) $$

o para fines prácticos:

$$ x \approx 0.692021471630095869627814897002069140197260599321894 $$

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