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 #1 - 03-08-2024 06:38:28

aunryz
Expert de Prise2Tete
Enigmes résolues : 17
Messages : 828
Lieu: Nicastro / Tronville

"Spirale" de cercle s[Question ouverte]

[Merci Migou pour ta demande de précision]

En introduction à la recherche évoquée
Le même principe qui sera utilisé avec des cercles
ici pour une suite de carrés en spirale

http://www.prise2tete.fr/upload/aunryz-CARRESPIRJPG.jpg

Déterminer la suite qui donne pour n correspondant au nombre de carrés tracés (le premier est de 1 sur 1) l'aire totale.

(Les premiers termes sont 1, 5 , 14 , 30 , 54 , 86 , 126 )

--------------------- après cette introduction, en passant aux disques

Il s'agirait de donner le moyen de calculer la suite des valeurs de l'aire définie par le contour vert
(Suite des centres, rotation de 90° et rayon des cercles croissant d'une unité (spirale))

Ici au rang 3
http://www.prise2tete.fr/upload/aunryz-CERCLESPIR1JPG.jpg

Ici au rang 7
http://www.prise2tete.fr/upload/aunryz-CERCLESPIR2JPG.jpg


Lélio Lacaille - Du fagot des Nombreux
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#0 Pub

 #2 - 04-08-2024 14:53:17

Migou
Professionnel de Prise2Tete
Enigmes résolues : 17
Messages : 482
Lieu: Ville 2/N près 2*i

"Spirale"t; de cercles [Question ouverte]

Joli, mais tu as une solution ? une solution élégante ? ou c'est une question ouverte ?

 #3 - 05-08-2024 10:14:21

Migou
Professionnel de Prise2Tete
Enigmes résolues : 17
Messages : 482
Lieu: Ville 2/N près 2*i

"Spirale" de cercles [Quesstion ouverte]

On peut prouver assez simplement que seuls des 4 derniers cercles sont à prendre en compte.

mini-preuve : Le centre du cercle N+4 est situé à 2.racine(2) de celui du cercle N, oit un peu moins de 3, alors que le rayon de N+4 dépasse celui du cercle N de 4 unités.

 #4 - 05-08-2024 16:11:50

Franky1103
Elite de Prise2Tete
Enigmes résolues : 49
Messages : 3218
Lieu: Luxembourg

"Siprale" de cercles [Question ouverte]

Hello,
Pour la suite des carrés, on a: S(n) = (2n-3)^2+5 pour n>2
(pour n=1 et n=2, la formule ne marche pas)
Pour la suite des cercles, ça se complique un peu.

Edit: Rien qu'en calculant la surface du "patatoîde" formé par deux cercles consécutifs, c'est une usine à gaz, alors pour plus de deux cercles, je ne pense pas qu'une solution "simple" existe.

 #5 - 08-08-2024 00:06:17

Sydre
Professionnel de Prise2Tete
Enigmes résolues : 15
Messages : 245

"spirale" de czrcles [question ouverte]

On note [latex]D_n[/latex] le [latex]n[/latex]-ième disque.

Remarquons que [latex]\forall\,n>3[/latex] les centres de [latex]D_n[/latex] et [latex]D_{n-4}[/latex] sont distants de [latex]2\sqrt{2}[/latex].

De plus [latex]2\sqrt{2}+n-4<n[/latex] donc [latex]D_{n-4}\subset D_n[/latex] et par récurrence [latex]D_{n-4k}\subset D_n,\,\forall\,k \in [0,(n-1)/4]\cap\mathbb{N}[/latex].

Il suffit donc de mesurer la réunion des [latex]4[/latex] derniers disques : [latex]D_n\cup D_{n-1}\cup D_{n-2}\cup D_{n-3}[/latex].

https://i.ibb.co/WHgZyYL/disques.png

Je laisse le calcul qui s'annonce imbuvable aux courageux big_smile

A l'infini cette réunion est équivalente à :

https://i.ibb.co/xDSVC4z/disques-infini.png

Le calcul ainsi simplifié donne [latex]A \underset{+\infty}{\sim}(1+\sqrt{3}+5\pi/3)n^2[/latex]

 #6 - 08-08-2024 08:30:43

Migou
Professionnel de Prise2Tete
Enigmes résolues : 17
Messages : 482
Lieu: Ville 2/N près 2*i

"spirale" de cerxles [question ouverte]

Bonjour,

Poir ma part, je ne vois pas comment passer de Un à Un+1 simplement, comme l'énnoncé le suggére. La différence entre deux termes de la suite, c'est la forme hachurée sur le schéma, sorte de croissant brisé.

http://www.prise2tete.fr/upload/Migou-Spiraley.jpg

En revanche, on peut découper la surface comme sur le schéma. On a alors un ensemble de formes dont on sait calculer les surfaces.

- 4 portions(?) de disques (R²θ/2 avec θ moche mais calculable...)
- 4 triangles dont 3 triangles isocèles dont on connait les 3 côtés (formule de héron)
- une forme centrale composée d'un rectangle coiffé d'un triangle rectangle. (N+1)²


Je me suis demandé si on pouvait assembler joliment les tiangles pour imaginer une formule simple. Mais mon esprit limité ne voit rien d'évident

 #7 - 10-08-2024 08:57:26

aunryz
Expert de Prise2Tete
Enigmes résolues : 17
Messages : 828
Lieu: Nicastro / Tronville

&"Spirale" de cercles [Question ouverte]

Merci aux participants

Migou : qui a circonscrit la recherche (quatre cercles) et douté à raison d'une solution simple.

Franky1103 : qui a donné la suite dans le cas de carrés
S(n) = (2n-3)^2+5 pour n>2  (à rapprocher de https://oeis.org/A078370)
et évoqué la difficulté/impossibilité de donner une suite simple

Sydre : qui a lui aussi circonscrit la recherche (avec démonstration) aux quatre derniers cercles
évoqué lui aussi la difficulté/impossibilité de donner une suite simple
et donné une (jolie) figure limite ainsi que la limite de la formule permettant de calculer l'aire.

Grâce à ces réponses, le problème reste ouvert, avec des frontières plus visibles.

Bonne journée à vous.

____
[Une attaque brutale par la mesure approchée des aires (... outils) et tâtonnement au niveau de la relation possible reste envisageable.]


Lélio Lacaille - Du fagot des Nombreux

 #8 - 10-08-2024 16:50:21

gwen27
Elite de Prise2Tete
Enigmes résolues : 49
Messages : 5,937E+3

"Spirale" de cercles [Questin ouverte]

http://www.prise2tete.fr/upload/gwen27-4cercles.jpg
On sait calculer la surface d'intersection de deux disque (lentille asymétrique).
http://villemin.gerard.free.fr/GeomLAV/ … ntille.htm
Dès lors il suffit de calculer les 2 surfaces en bleu et vert (somme de la surface des deux disques moins celle de la lentille, le tout divisé par 2)
Idem pour pour les surfaces en vert et jaune.

La surface blanche vaut trivialement (n-3)(n-2)+(n-2)*2/2, soit (n-2)^2

Si on fait la somme de tout ça, il reste à retirer les surfaces vertes comptées deux fois
Les deux de droites sont juste des quarts de disques.
Pour les deux de gauches il faut déterminer l'angle a :
BD = rac( (n-2)^2 +4 ) =rac ( n^2 - 4n + 8 )
BD cos (a) = 2
d'où a = acos ( 2 / rac (n^2 -4n +8 )

Tout ça sous réserve d'erreur. La formule finale est surement un peu lourde, mais avec un tableur, ça se fait  assez facilement.
Quelqu'un d'un peu patient doit pouvoir en sortir une formule imbuvable.

Edit : ça ne marche pas pour les plus petits cas car le plus grand cercle doit être assez "englobant".

 

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