heureka

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 #3
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30.05.2015
 #15
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+5

$$\mathbf{
A = 0,5\cdot D \cdot \pi \cdot \left(D-\sqrt{D^2-d^2} \right)
}$$

 

Für die 0,5 schreibe ich lieber $$\small{\text{$ \frac{1}{2} $}}$$:

 

$$\small{\text{
$
\mathbf{
A = \frac{1}{2 } \cdot D \cdot \pi \cdot \left(D-\sqrt{D^2-d^2} \right)
}
$}}\\\\
\small{\text{
$
\boxed{\mathbf{
2\cdot A = D \cdot \pi \cdot \left(D-\sqrt{D^2-d^2} \right)}
}
$}}\\\\$$

 

Jetzt löse ich die Gleichung nach D auf:

 

$$\small{\text{
$
\mathbf{
2\cdot A = D^2 \cdot \pi -D \cdot \pi \cdot \sqrt{D^2-d^2}
}
$}}\\\\
\small{\text{
$
\begin{array}{rcl}
2\cdot A &=& D^2 \cdot \pi -D \cdot \pi \cdot \sqrt{D^2-d^2} \\\\
D \cdot \pi \cdot \sqrt{D^2-d^2} &=& D^2 \cdot \pi - 2\cdot A \\\\
D \cdot \pi \cdot \sqrt{D^2-d^2} &=& D^2 \cdot \pi - 2\cdot A \qquad | \qquad \rm{auf~beiden~Seiten~quadrieren}\\\\
( D \cdot \pi \cdot \sqrt{D^2-d^2} )^2 &=& (D^2 \cdot \pi - 2\cdot A)^2 \\\\
D^2 \cdot \pi^2 \cdot (D^2-d^2) &=& D^4\cdot \pi^2
- 2\cdot D^2 \cdot \pi \cdot 2\cdot A +2^2\cdot A^2\\\\
D^4 \cdot \pi^2 -D^2 \cdot \pi^2 \cdot d^2 &=& D^4\cdot \pi^2
- 2\cdot D^2 \cdot \pi \cdot 2\cdot A +2^2\cdot A^2 \qquad | \qquad \ D^4 \cdot \pi^2 \rm{~verschwindet}\\\\
-D^2 \cdot \pi^2 \cdot d^2 &=& - 2\cdot D^2 \cdot \pi \cdot 2\cdot A +2^2\cdot A^2 \\\\
4\cdot D^2 \cdot \pi \cdot A -D^2 \cdot \pi^2 \cdot d^2 &=& 2^2\cdot A^2 \\\\
D^2 \cdot \left(
4 \cdot \pi \cdot A - \pi^2 \cdot d^2 \right) &=& 2^2\cdot A^2 \\\\
D^2 &=& \dfrac{ 2^2\cdot A^2 }
{ 4 \cdot \pi \cdot A - \pi^2 \cdot d^2 } \qquad | \qquad \sqrt{} \\\\
D &=& \dfrac{ 2\cdot A }
{ \sqrt{ 4 \cdot \pi \cdot A - \pi^2 \cdot d^2 } } \\\\
\end{array}
$}}\\\\$$

.
30.05.2015
 #1
avatar+26387 
+18

The area of the equilateral triangle ABE = sin600(cm2). Line segment AI = 5cm. BF = EF ; find the area DEGHI.

 

AI = 5 cm

 

$$\mathbf{
\sin{(60\ensurement{^{\circ}})} = \frac{1}{2} \cdot \sqrt{3}
}\\
\mathbf{
\overline{AB} = \overline{BE} = \sqrt{2} \qquad
\overline{BF} = \overline{EF} =\frac{ \sqrt{2}} {2}
}\\
\mathbf{
\overline{AF} = \sqrt{2} \cdot \sin{(60\ensurement{^{\circ}})} = \frac{\sqrt{2} }{2} \cdot \sqrt{3}
}\\
\mathbf{
\overline{FI}= \overline{AI} - \overline{AF} =
5- \frac{\sqrt{2} }{2} \cdot \sqrt{3}
}\\$$

 

If the perpendicular of H is $$\small{\text{$H_0$}}$$ on line ED:

 

$$\mathbf{
\overline{BE} : \overline{HH_0} = 1 : \dfrac{2}{3}\qquad
\overline{ED} : \overline{EH_0} = 1 : \dfrac{2}{3}
}\\
\mathbf{
\overline{EH_0} = \dfrac{2}{3} \cdot ( \overline{AI} - \overline{AF} )\qquad \overline{HH_0} = \dfrac{2}{3} \cdot \overline{BE}
}\\$$

 

The area DEGHI = A:

 

$$\small{\text{
$
\mathbf{
2\cdot A =\dfrac{2}{3}\cdot (\overline{AI}-\overline{AF}) \cdot ( \dfrac{2}{3}\cdot \overline{BE} )+
\dfrac{1}{3}\cdot (\overline{AI}-\overline{AF}) \cdot ( \dfrac{2}{3}\cdot \overline{BE} - \overline{BF} )+\textcolor[rgb]{1,0,0}{2}\cdot
\dfrac{1}{3}\cdot (\overline{AI}-\overline{AF}) \cdot \overline{BF}
}
$}}\\\\
\small{\text{
$
\mathbf{
2\cdot A =(\overline{AI}-\overline{AF}) \cdot \left[
\dfrac{2}{3}\cdot\dfrac{2}{3}\cdot \sqrt{2}+
\dfrac{1}{3}\cdot ( \dfrac{1}{6}\cdot \sqrt{2} )+
\textcolor[rgb]{1,0,0}{2}\cdot
\dfrac{1}{3}\cdot \dfrac{\sqrt{2}}{2}
\right]
}
$}}\\\\
\small{\text{
$
\mathbf{
2\cdot A =(\overline{AI}-\overline{AF}) \cdot \dfrac{\sqrt{2}}{3} \cdot \left(
\dfrac{4}{3} + \dfrac{1}{6} + \dfrac{\textcolor[rgb]{1,0,0}{2}}{2}
\right)
}
$}}\\\\
\small{\text{
$
\mathbf{
2\cdot A =(\overline{AI}-\overline{AF}) \cdot \dfrac{\sqrt{2}}{3} \cdot \textcolor[rgb]{1,0,0}{\dfrac{5}{2}}
}
$}}\\\\
\small{\text{
$
\mathbf{
A =( \overline{AI}-\overline{AF}) \cdot \sqrt{2}\cdot\textcolor[rgb]{1,0,0}{\dfrac{5}{12}}
}
$}}\\\\
\small{\text{
$
\mathbf{
A =(5- \frac{\sqrt{2} }{2} \cdot \sqrt{3}) \cdot \sqrt{2}\cdot\textcolor[rgb]{1,0,0}{\dfrac{5}{12}}
}
$}}\\\\
\small{\text{
$
\mathbf{
A =( 5\cdot\sqrt{2} - \sqrt{3} ) \cdot \textcolor[rgb]{1,0,0}{\dfrac{5}{12}}
}
$}}\\\\
\small{\text{
$
\mathbf{
A =2.22459041846~\rm{cm^2}
}
$}}$$

 

P.S.

$$\small{\text{
$
\vec{EH}
\mathbf{
=\binom{ \overline{EH_0} }{ \overline{HH_0} }
=\binom{ 0 }{ \overline{BE} }
+ \lambda \binom{ \overline{AI}-\overline{AF} }
{ -\frac{ \overline{BE} } {2} }
= \mu \binom{ \overline{AI}-\overline{AF} }
{ \overline{BE} }\qquad
\mathbf{ \overline{EH_0} =\lambda ( \overline{AI}-\overline{AF} ) }\qquad
\mathbf{ \overline{HH_0} = \overline{BE} - \lambda \frac{ \overline{BE} } {2} }
}
$}}\\\\
\small{\text{
$
\begin{array}{lrcl}
&&\\
\lambda~?\\
&&\\
1.\\
& 0+\lambda( \overline{AI}-\overline{AF} ) &=& \mu ( \overline{AI}-\overline{AF} ) \\
& \lambda &=& \mu
&&\\
2.\\
&\overline{BE} - \lambda \frac{ \overline{BE} } {2} &=& \mu \overline{BE} \\\\
&\overline{BE} - \lambda \frac{ \overline{BE} } {2} &=& \lambda \overline{BE} \qquad | \qquad \mu = \lambda\\\\
&\overline{BE} - \lambda \frac{ \overline{BE} } {2} &=& \lambda \overline{BE} \qquad | \qquad : \overline{BE} \\\\
& 1 - \frac{ \lambda } {2} &=& \lambda \\\\
& \lambda + \frac{ \lambda } {2} &=& 1 \\\\
& \frac{ 3 } {2} \lambda &=& 1 \\\\
& \lambda &=& \frac{ 2 } {3} \\\\
\end{array}
$}}\\\\
\small{\text{
$
\mathbf{
\overline{EH_0} =\lambda ( \overline{AI}-\overline{AF} )
= \frac{2}{3} ( \overline{AI}-\overline{AF} )
}
$}}\\\\
\small{\text{
$
\mathbf{
\overline{HH_0} = \overline{BE} - \lambda \frac{ \overline{BE} } {2}
=\overline{BE} - \frac{2}{3} \frac{ \overline{BE} } {2}
= \frac{2}{3} \overline{BE}
}
$}}\\\\$$

 

29.05.2015
 #3
avatar+26387 
+5

Mit welcher Formel kann man den Winkel zwischen dem Stunden- und dem Minutenzeiger bei gegebener Uhrzeit berechnen ?

$$\boxed{~ \Delta \alpha \ensurement{^{\circ}} = 330 \cdot t^h ~
}\qquad
\small{\text{ $t$ ist die Zeit in Stunden} }$$
  

 

1. Beispiel:

Uhrzeit 2:27 Uhr

$$t^h = 2+\frac{27}{60} = 2,45~ \rm{h}\\\\
\Delta \alpha \ensurement{^{\circ}} = 330\ensurement{^{\circ}} \cdot 2,45 \rm{h} = 808,5\ensurement{^{\circ}}$$

Vom Winkel muss ein Vielfaches von $$360\ensurement{^{\circ}}$$ abgezogen werden:

$$\Delta \alpha \ensurement{^{\circ}} = 808,5\ensurement{^{\circ}} - 2\cdot 360 \ensurement{^{\circ}} = 88,5\ensurement{^{\circ}}$$

 

2. Beispiel:

Uhrzeit 6:45:20 Uhr

$$t^h = 6+ \dfrac{ 45~\rm{Min.} +
\dfrac{ 20~\rm{Sek.} } {60} } { 60 } = 6,7\overline{5}~ \rm{h}\\\\
\Delta \alpha \ensurement{^{\circ}} = 330\ensurement{^{\circ}} \cdot 6,7\overline{5}~ \rm{h} = 2229,\overline{3}\ensurement{^{\circ}}$$

Vom Winkel muss ein Vielfaches von $$360\ensurement{^{\circ}}$$ abgezogen werden:

$$\Delta \alpha \ensurement{^{\circ}} = 2229,\overline{3}\ensurement{^{\circ}} - 6\cdot 360 \ensurement{^{\circ}} = 69,\overline{3}\ensurement{^{\circ}}$$

 

3. Herleitung:

$$\\\small{\text{
Winkelgeschwindigkeit gro\ss{}er Zeiger:~}}
\omega_1\ensurement{^{\circ}} = \frac{ 360\ensurement{^{\circ}} } {1~\rm{Std.}}\\\\
\small{\text{
Winkelgeschwindigkeit kleiner Zeiger:~}}
\omega_2\ensurement{^{\circ}} = \frac{ 360\ensurement{^{\circ}} } {12~\rm{Std.}}\\\\
\boxed{ \small{\text{Winkel = Winkelgeschwindigkeit mal Zeit}} }
}\\\\
\small{\text{
Winkel gro\ss{}er Zeiger:~}}
\alpha_1\ensurement{^{\circ}} =\omega_1\ensurement{^{\circ}} \cdot t^h }}\\\\
\small{\text{
Winkel kleiner Zeiger:~}}
\alpha_2\ensurement{^{\circ}} =\omega_2\ensurement{^{\circ}} \cdot t^h }}\\\\
\small{\text{
Winkeldifferenz gro\ss{}er Zeiger - kleiner Zeiger:~}}
\alpha_1 \ensurement{^{\circ}} - \alpha_2 \ensurement{^{\circ}} = \Delta \alpha\ensurement{^{\circ}} }}\\\\
\small{\text{
$
\Delta \alpha\ensurement{^{\circ}} =
\alpha_1 \ensurement{^{\circ}} - \alpha_2 \ensurement{^{\circ}}
$}}\\
\small{\text{
$
\Delta \alpha\ensurement{^{\circ}} =
\omega_1\ensurement{^{\circ}} \cdot t^h
-\omega_2\ensurement{^{\circ}} \cdot t^h
$}}\\
\small{\text{
$
\Delta \alpha\ensurement{^{\circ}} = \left(
\omega_1\ensurement{^{\circ}}
-\omega_2\ensurement{^{\circ}} \right)
\cdot t^h
$}}\\\\
\small{\text{
$
\Delta \alpha\ensurement{^{\circ}} =
\left(
\frac{ 360\ensurement{^{\circ}} } {1~\rm{Std.}}
-\frac{ 360\ensurement{^{\circ}} } {12~\rm{Std.}}
\right)
\cdot t^h
$}}\\
\small{\text{
$
\Delta \alpha\ensurement{^{\circ}} =
\left(360\cdot \frac{11}{12} \right)
\cdot t^h
$}}\\
\small{\text{
$
\Delta \alpha\ensurement{^{\circ}} =
330\cdot t^h
$}}$$

.
28.05.2015