المرجع الالكتروني للمعلوماتية
المرجع الألكتروني للمعلوماتية

الرياضيات
عدد المواضيع في هذا القسم 9761 موضوعاً
تاريخ الرياضيات
الرياضيات المتقطعة
الجبر
الهندسة
المعادلات التفاضلية و التكاملية
التحليل
علماء الرياضيات

Untitled Document
أبحث عن شيء أخر المرجع الالكتروني للمعلوماتية
آثار رعمسيس السادس في طيبة
2024-11-28
تخزين البطاطس
2024-11-28
العيوب الفسيولوجية التي تصيب البطاطس
2024-11-28
العوامل الجوية المناسبة لزراعة البطاطس
2024-11-28
السيادة القمية Apical Dominance في البطاطس
2024-11-28
مناخ المرتفعات Height Climate
2024-11-28


Circle Triangle Picking  
  
681   05:43 مساءً   date: 6-2-2020
Author : Sloane, N. J. A
Book or Source : Sequences A093582, A093583, A093584, A093585, and A093586 in "The On-Line Encyclopedia of Integer Sequences."
Page and Part : ...


Read More
Date: 19-10-2019 849
Date: 20-10-2019 1491
Date: 14-1-2020 1157

Circle Triangle Picking

TriangleInscribing

Select three points at random on the circumference of a unit circle and find the distribution of areas of the resulting triangles determined by these three points.

The first point can be assigned coordinates (1,0) without loss of generality. Call the central angles from the first point to the second and third theta_1 and theta_2. The range of theta_1 can be restricted to [0,pi] because of symmetry, but theta_2 can range from [0,2pi). Then

 A(theta_1,theta_2)=2sin(1/2theta_1)sin(1/2theta_2)sin[1/2(theta_1-theta_2)],

(1)

so

A^_ = (int_0^piint_0^(2pi)|A|dtheta_2dtheta_1)/(int_0^piint_0^(2pi)dtheta_2dtheta_1)

(2)

= 1/(2pi^2)int_0^piint_0^(2pi)|A|dtheta_2dtheta_1.

(3)

Therefore,

A^_ = 2/(2pi^2)int_0^piint_0^(2pi)|sin(1/2theta_1)sin(1/2theta_2)sin[1/2(theta_1-theta_2)]|dtheta_2dtheta_1

(4)

= 1/(pi^2)int_0^pisin(1/2theta_1)[int_0^(2pi)sin(1/2theta_2)|sin[1/2(theta_2-theta_1)]|dtheta_2]dtheta_1

(5)

= 1/(pi^2)int_0^(pi)int_0^(2pi); theta_2-theta_1>0sin(1/2theta_1)sin(1/2theta_2)sin[1/2(theta_1-theta_2)]dtheta_2dtheta_1+1/(pi^2)int_0^(pi)int_0^(2pi); theta_2-theta_1<0sin(1/2theta_1)sin(1/2theta_2)sin[1/2(theta_1-theta_2)]dtheta_2dtheta_1

(6)

= 1/(pi^2)int_0^pisin(1/2theta_1)[int_(theta_1)^(2pi)sin(1/2theta_2)sin[1/2(theta_2-theta_1)]dtheta_2]dtheta_1+1/(pi^2)int_0^pisin(1/2theta_1)[int_0^(theta_1)sin(1/2theta_2)sin[1/2(theta_2-theta_1)]dtheta_2]dtheta_1.

(7)

But

int(1/2theta_2)sin[1/2(theta_2-theta_1)]dtheta_2 = intsin(1/2theta_2)[sin(1/2theta_2)cos(1/2theta_2)-sin(1/2theta_1)cos(1/2theta_2)]dtheta_2

(8)

= cos(1/2theta_1)intsin^2(1/2theta_2)dtheta_2-sin(1/2theta_1)intsin(1/2theta_1)cos(1/2theta_2)dtheta_2

(9)

= 1/2cos(1/2theta_1)int(1-costheta_2)dtheta_2-1/2sin(1/2theta_2)intsintheta_2dtheta_2

(10)

= 1/2cos(1/2theta_1)(theta_2-sintheta_2)+1/2sin(1/2theta_1)cos(theta_2).

(11)

Write (10) as

 A^_=1/(pi^2)[int_0^pisin(1/2theta_1)I_1dtheta_1+int_0^pisin(1/2theta_1)I_2dtheta_1],

(12)

then

 I_1=int_(theta_1)^(2pi)sin(1/2theta_2)sin[1/2(theta_2-theta_1)]dtheta_2,

(13)

and

 I_2=int_0^(theta_1)sin(1/2theta_2)sin[1/2(theta_1-theta_2)]dtheta_2.

(14)

From (12),

I_1 = 1/2cos(1/2theta_2)[theta_2-sintheta_2]_(theta_1)^(2pi)+1/2sin(1/2theta_1)[costheta_2]_(theta_1)^(2pi)

(15)

= 1/2cos(1/2theta_1)(2pi-theta_1+sintheta_1)+1/2sin(1/2theta_1)(1-costheta_1)

(16)

= picos(1/2theta_1)-1/2theta_1cos(1/2theta_1)+1/2[cos(1/2theta_1)sintheta_1-costheta_1sin(1/2theta_1)]+1/2sin(1/2theta_1)

(17)

= picos(1/2theta_1)-1/2theta_1cos(1/2theta_1)+1/2+1/2sin(theta_1-1/2theta_1)+1/2sin(1/2theta_1)

(18)

= picos(1/2theta_1)-1/2theta_1cos(1/2theta_1)+sin(1/2theta_1),

(19)

so

 int_0^piI_1sin(1/2theta_1)dtheta_1=5/4pi.

(20)

Also,

I_2 = 1/2cos(1/2theta_1)[sintheta_2-theta_2]_0^(theta_1)-1/2sin(1/2theta_1)[costheta_2]_0^(theta_1)

(21)

= 1/2cos(1/2theta_2)(sintheta_1-theta_1)-1/2sin(1/2theta_1)(costheta_1-1)

(22)

= -1/2theta_1cos(1/2theta_1)+1/2[sintheta_1cos(1/2theta_1)-costheta_1sin(1/2theta_2)]+1/2sin(1/2theta_1)

(23)

= -1/2theta_1cos(1/2theta_1)+sin(1/2theta_1),

(24)

so

 int_0^piI_2sin(1/2theta_1)dtheta_1=1/4pi.

(25)

Combining (◇) and (◇) gives the mean triangle area as

 A^_=1/(pi^2)((5pi)/4+pi/4)=3/(2pi)=0.47746...

(26)

(OEIS A093582).

The first few moments are

= 3/(2pi)

(27)

= 3/8

(28)

= (35)/(32pi)

(29)

= (45)/(128)

(30)

= (3003)/(2560pi)

(31)

= (105)/(256)

(32)

(OEIS A093583 and A093584 and OEIS A093585 and A093586).

The variance is therefore given by

 sigma_A^2=<A>^2-<A^2>=(3(pi^2-6))/(8pi^2) approx 0.1470.

(33)

The probability that the interior of the triangle determined by the three points picked at random on the circumference of a circle contains the origin is 1/4.


REFERENCES:

Sloane, N. J. A. Sequences A093582, A093583, A093584, A093585, and A093586 in "The On-Line Encyclopedia of Integer Sequences."




الجبر أحد الفروع الرئيسية في الرياضيات، حيث إن التمكن من الرياضيات يعتمد على الفهم السليم للجبر. ويستخدم المهندسون والعلماء الجبر يومياً، وتعول المشاريع التجارية والصناعية على الجبر لحل الكثير من المعضلات التي تتعرض لها. ونظراً لأهمية الجبر في الحياة العصرية فإنه يدرّس في المدارس والجامعات في جميع أنحاء العالم. ويُعجب الكثير من الدارسين للجبر بقدرته وفائدته الكبيرتين، إذ باستخدام الجبر يمكن للمرء أن يحل كثيرًا من المسائل التي يتعذر حلها باستخدام الحساب فقط.وجاء اسمه من كتاب عالم الرياضيات والفلك والرحالة محمد بن موسى الخورازمي.


يعتبر علم المثلثات Trigonometry علماً عربياً ، فرياضيو العرب فضلوا علم المثلثات عن علم الفلك كأنهما علمين متداخلين ، ونظموه تنظيماً فيه لكثير من الدقة ، وقد كان اليونان يستعملون وتر CORDE ضعف القوسي قياس الزوايا ، فاستعاض رياضيو العرب عن الوتر بالجيب SINUS فأنت هذه الاستعاضة إلى تسهيل كثير من الاعمال الرياضية.

تعتبر المعادلات التفاضلية خير وسيلة لوصف معظم المـسائل الهندسـية والرياضـية والعلمية على حد سواء، إذ يتضح ذلك جليا في وصف عمليات انتقال الحرارة، جريان الموائـع، الحركة الموجية، الدوائر الإلكترونية فضلاً عن استخدامها في مسائل الهياكل الإنشائية والوصف الرياضي للتفاعلات الكيميائية.
ففي في الرياضيات, يطلق اسم المعادلات التفاضلية على المعادلات التي تحوي مشتقات و تفاضلات لبعض الدوال الرياضية و تظهر فيها بشكل متغيرات المعادلة . و يكون الهدف من حل هذه المعادلات هو إيجاد هذه الدوال الرياضية التي تحقق مشتقات هذه المعادلات.