270 likes | 517 Views
Constructies P asser & L iniaal , Origami en Meccano. Wiskunde D-module Luuk Hoevenaars Hogeschool Utrecht. Binnenkort op site Bètasteunpunt Utrecht. Opbouw van de Module. Eerste helft: Klassikale lessen Onmogelijkheid van constructieproblemen Huiswerkopdrachten voor een cijfer
E N D
ConstructiesPasser & Liniaal, Origami en Meccano Wiskunde D-module Luuk Hoevenaars Hogeschool Utrecht Binnenkort op site Bètasteunpunt Utrecht
Opbouw van de Module • Eerste helft: • Klassikale lessen • Onmogelijkheid van constructieproblemen • Huiswerkopdrachten voor een cijfer • Inzet van Geogebra • Tweede helft: • Groepsopdrachten met eindverslag • Keuze uit opdrachten met Origami en Meccano • Feedbackpresentaties
Spelregels Zwart is gegeven, rood is nieuw 1 2 3 4 5 6
✗ ✗ ? ✗ ✗ ? 11 ✓ ? ✗ ! ? ✗ ✓ !
Van meetkunde naar algebra • Descartes: coördinaten en vergelijkingen • Formules voor lijnen en cirkels • Waar liggen coördinaten van snijpunten? • Meetkundige rekenmachine: + − × ÷ √ Hebben we gebouwd met macro’s van Geogebra!
Algebraïschevraag:Welkegetallenkunnenwordenopgebouwd met + − × ÷ √ ? Gauss: regelmatige 17-hoek (heptadecagon)
De worteltruc • Noemers wortelvrijmaken Nieuweconstructiestapgeefthooguit 1 nieuwewortel: met a,b,c minder wortels.
Verdubbeling van de kubus Feit: is geenbreuk. Steldatconstrueerbaar is. Aanname: bevatminimaalnverschillendewortels.
Verdubbeling van de kubus a,b,cbevattenmaximaaln-1verschillendewortels. is nietuittedrukken in dezen-1wortels. Oplossen van : deze is wéluittedrukken in de n-1wortels?!
Verdubbeling van de kubus Conclusie: Verdubbeling van de kubus met passer en liniaal is onmogelijk! Derdegraadsvergelijkingx3 =2 nietoplosbaar met tweedemachtswortels...
Achtergronden • Linkages: Watt, Peaucellier • Meccano, Hornby 1901 (Make and know) • Gerard ‘t Hooft: Meccano Math I & II
Interessanteonderwerpen • Rigiditeit • Spelregels + computersimulatie • Klassiekeconstructieproblemen • Wat is construeerbaar?
Rigiditeit van grafen Rigide Flexibel Minimaalrigide Nietminimaalrigide
De stelling van Laman Graaf met Hhoekpunten en Zzijden is minimaalrigidepreciesals • Z = 2H - 3 • Z’ ≤ 2H’ – 3 voorelkedeelgraaf op H’punten H = 6, Z = 9 Z = 2H – 3 Maar erzijn “verspilde” zijden... H’ = 4, Z’ = 6 Z’ > 2H – 3
Subtiliteit • Meccanoconstructieskunnennietom elk hoekpuntscharnieren, zijndusgeengrafen... • Maar nu wel!
Meccano vs. Passer en liniaal Breuken q p r x
Meccano vs. Passer en liniaal Wortels
Peaucellier linkage Dit is een “Meccanoliniaal”, een passer is geenprobleem...
Driedeling van eenhoek (Kempe) Eengekruistparallellogram. De basishoekenzijngelijk. Eenbissectrice...
Wat is construeerbaar? Maehara (1991): Meccanoconstrueerbarecoördinatenzijnpreciesalleoplossingen van algebraïschevergelijkingen. Kempe (1875): There is a linkage that signs your name.
✗ ✗ ✗ ✗ ✗ ✓ 11 ✓ ✓ ✗ ✓ ✗ ✓