Математические байки – Telegram
Математические байки
4.3K subscribers
1.44K photos
15 videos
27 files
914 links
Рассказы про разную математику.

Архив: http://dev.mccme.ru/~merzon/mirror/mathtabletalks/
Download Telegram
Ну и мне это напомнило муаровую картинку, которую мне когда-то показал совершенно замечательный Тадаси Токиэда (Tadashi Tokieda). А именно — возьмём две шахматных решётки, одна из которых напечатана (или нарисована) на прозрачной бумаге:
А теперь давайте их наложим одну на другую — и будем поворачивать. Что получится? Оказывается, получается очень красивая картина:
А ещё интереснее, если исходная решётка была треугольной... Попробуйте сделать сами (когда Тадаси мне это показал, я прыгал от восторга)! Ну а когда я рассказал это Коле Андрееву, он сказал, что уже знает по другой причине — см. последнюю иллюстрацию отсюда: https://book.etudes.ru/toc/colorspaces/#xtra1
К вечеру воскресенья — давайте я поделюсь несколькими видео:
1) Савватеев про задачу про сборку замкнутой дороги. Очень хорошо сделано — и задача действительно удачно выбрана. Когда он предлагает поставить паузу и подумать — это и впрямь стоит сделать!
https://www.youtube.com/watch?v=lLZzgpG5320
2) Очень классно сделанное видео про клеточные автоматы — https://www.youtube.com/watch?v=FiO6jkNkrb4 (мои поздравления автору!). Тут не только игра "Жизнь", но и ракушка и "правило 30 Вольфрама", и муравей Лэнгтона (а под конец — и его 3d-аналог), и заканчивается, действительно, [некоторой] 3d-версией игры "Жизнь" — похожим на неё клеточным автоматом с "достаточно интересным" поведением.
3) свежее видео Numberphile с практически "пляшущими человечками":
https://www.youtube.com/watch?v=9p55Qgt7Ciw
(Ключевой) кадр из видео Numberphile —
(Но до и после там тоже интересно!)
О, какая прекрасная история!
Премьера сайта «Математические этюды».

А вы знаете, как изобразить эллипс, обладая лишь карандашом, замкнутой ниткой и двумя гвоздями? Надо накинуть нить на два вбитых гвоздя. Тогда кривая, которую нарисует карандаш, если в каждый момент он будет натягивать нить, как раз и будет эллипсом, а гвоздики будут находиться в его фокусах. Часто математики именно так и определяют: эллипс — геометрическое место точек, сумма расстояний от которых до двух выделенных точек (фокусов) постоянна.

А что будет, если на плоскость положить уже готовый эллипс из плотного материала и использовать его вместо гвоздей? Оказывается, карандаш, натягивающий нить, опять нарисует эллипс, причём софокусный исходному. Это утверждение называется теоремой Грейвза и именно о ней сегодняшний наш фильм https://etudes.ru/models/conic-sections-confocal-ellipses/.
Математические этюды
Премьера сайта «Математические этюды». А вы знаете, как изобразить эллипс, обладая лишь карандашом, замкнутой ниткой и двумя гвоздями? Надо накинуть нить на два вбитых гвоздя. Тогда кривая, которую нарисует карандаш, если в каждый момент он будет натягивать…
Я помню, какой удивительной мне показалась эта теорема, когда я её в первый раз услышал — как раз из-за того, что я знал, что длина дуги эллипса задаётся интегралом, который в элементарных функциях не выражается.
Математические этюды
Премьера сайта «Математические этюды». А вы знаете, как изобразить эллипс, обладая лишь карандашом, замкнутой ниткой и двумя гвоздями? Надо накинуть нить на два вбитых гвоздя. Тогда кривая, которую нарисует карандаш, если в каждый момент он будет натягивать…
Физическое доказательство, которое там упоминается, на самом деле, очень естественное. А именно — если вокруг любой выпуклой фигуры прорисовывать кривую "по Грейвсу", то касательная к ней будет перпендикуляром к биссектрисе угла, образованного двух отрезками, отходящими от карандаша.

Потому что на карандаш действует сила "реакции нитки", складывающаяся из двух сил, приходящих из двух отрезков. Но в отсутствие трения натяжение нити на всём её протяжении одинаково по модулю — так что мы складываем два равных по модулю вектора. И их равнодействующая будет направлена по биссектрисе угла между двумя отрезками — а, соответственно, карандаш будет двигаться перпендикулярно этому направлению:
С другой стороны, мы знаем про оптическое свойство эллипса — что касательная к нему тоже перпендикулярна биссектрисе, только другого угла: угла, образуемого отрезками, соединяющими точку с фокусами. (Собственно, можно сказать, что это вырожденный случай предыдущего, когда фигуру заменили на отрезок от одного фокуса до другого.)
Значит, нужно проверить равенство двух углов между касательными из внешней точки к эллипсу и направлениями на фокусы:
А это уже простой геометрический факт: если отразить отрезки из фокусов в точки касания относительно касательных, то появятся два равных по трём сторонам треугольника:
Математические байки
Физическое доказательство, которое там упоминается, на самом деле, очень естественное. А именно — если вокруг любой выпуклой фигуры прорисовывать кривую "по Грейвсу", то касательная к ней будет перпендикуляром к биссектрисе угла, образованного двух отрезками…
Да, физическое рассуждение тут можно заменить на вот какое: если зафиксировать на дальней дуге эллипса некоторую точку, то полная длина нитки это длина пути "отрезок+дуга" с одной и с другой стороны. А если посмотреть на градиент одного из двух слагаемых, то это как раз и будет единичный вектор, направленный по соответствующему отрезку (правда, в направлении от точки касания, потому что градиент, а не минус градиент). Ну и градиентом суммы будет сумма градиентов — как раз вектор, направленный по биссектрисе (но наружу). А линия уровня перпендикулярна градиенту.