المرجع الالكتروني للمعلوماتية
المرجع الألكتروني للمعلوماتية

الرياضيات
عدد المواضيع في هذا القسم 9764 موضوعاً
تاريخ الرياضيات
الرياضيات المتقطعة
الجبر
الهندسة
المعادلات التفاضلية و التكاملية
التحليل
علماء الرياضيات

Untitled Document
أبحث عن شيء أخر
المستحقون للخمس
2024-07-08
المخول بتقسيم الخمس
2024-07-08
الخمس واحكامه
2024-07-08
قبر رعمسيس بطيبة
2024-07-08
آثار (رعمسيس الأول) في الكرنك.
2024-07-08
أعمال رعمسيس الأول (العرابة المدفونة)
2024-07-08

الأفعال التي تنصب مفعولين
23-12-2014
صيغ المبالغة
18-02-2015
الجملة الإنشائية وأقسامها
26-03-2015
اولاد الامام الحسين (عليه السلام)
3-04-2015
معاني صيغ الزيادة
17-02-2015
انواع التمور في العراق
27-5-2016

Braced Polygon  
  
2357   02:44 صباحاً   date: 5-4-2022
Author : Frederickson, G. N
Book or Source : "Turnabout 2: Bracing Regular Polygons." Hinged Dissections: Swinging & Twisting. New York: Cambridge University Press
Page and Part : ...


Read More
Date: 8-5-2022 1557
Date: 9-2-2016 1311
Date: 28-3-2022 1285

Braced Polygon

BracedSquareNonoverlapping

The braced square problem asks, given a hinged square composed of four equal rods (indicated by the red lines above), how many more hinged rods must be added in the same plane (with no two rods crossing) so that the original square is rigid in the plane? The best solution known (left figure above), uses a total of 27 rods (including four for the square), where AB, and C are collinear (Gardner 1964; Gardner 1984; Wells 1991; Fredrickson 2002, p. 70, Fig. T4).

Configurations corresponding to rigid graphs with equal-length edges (which can without loss of generality be taken to have unit lengths) and continaing a regular polygon as a subgraph are known as braced (regular) polygons. While the original variant of the problem assumined non-overlapping rods and hence corresponds to graph embedings that are rigid and matchstick graphs, loosening the condition to allow overlapping edges gives solutions corresponding to rigid unit-distance graphs.

BracedSquare

For example, if rods are allowed to cross to form a braced square, the best known solution, due to A. Khodulyov and illustrated above, requires 19 rods (Friedman 2006).

BracedPentagon

In 1963, T. H. O'Beirne found matchstick solutions for the pentagon using 69 rods, for the octagon using 113 rods, and for the dodecagon using 57 rods (Fredrickson 2002, p. 70). O'Beirne's pentagon bracing is shown above (Fredrickson 2002, p. 71, Fig. T6).

BracedTriangleFreeSquare

It is possible to brace a square without using triangles. The 21-edge, 12-node, unit-distance graph illustrated above and constructed via vertex-deletion from a certain 29-node symmetric braced graph (Pegg 2018b) is triangle-free and braces two squares (E. Pegg, pers. comm., Jan. 3, 2021). Furthermore, any rigid framework (and hence all regular polygons) can be converted to a triangle-free equivalent by chaining copies of the 12 12-vertex triangle-free braced square shown above along the two collinear edges gives (P. Taxel, Jan. 3, 2021).

The following table (updated from Friedman 2006, and with the 36-edge Mireles graph, which is not rigid, removed) gives smallest known solutions as of Oct. 2021, both with and without overlapping rods. Many of these are implemented in the Wolfram Language as GraphData[{"BracedSquare",{27,1}}], GraphData[{"BracedPentagon",{69,1}}], etc.

Khodulyov's solutions for the heptagon and 11-gon are just instances of an "equal angles" method using Peaucellier-Lipkin linkages that works for all n-gons with n>=7 (with the exceptions of n=8, 9, 10, and 12, which produce vertex-vertex degenerate embeddings). The result is asymptotically optimal and requires 19(n-3)+4-(n (mod 2)) rods (J. Tan, pers. comm., Oct. 26, 2021).

n edges matchstick edges unit-distance
3 3 triangle graph C_3 (trivial) 3  
4 27 seven discoverers (Gardner 1964) 19 Andrei Khodulyov (Friedman 2006)
5 69 T. H. O'Beirne in 1963 (Fredrickson 2002, p. 70) 31 Andrei Khodulyov (Friedman 2006)
6 11 Friedman (2006; trivial) 11  
7     35 Ed Pegg, Jr., Parcly Taxel, W. R. Somsky (Dec. 2020)
8 113 T. H. O'Beirne in 1963 (Fredrickson 2002, p. 70) 31 Andrei Khodulyov (Friedman 2006)
9     51 Andrei Khodulyov (Friedman 2006)
10     55 Andrei Khodulyov (Friedman 2006)
11     79 J. Tan (Parcly Taxel 2021)
12 57 T. H. O'Beirne in 1963 (Fredrickson 2002, p. 70) 49 Andrei Khodulyov (Friedman 2006)
13     151 J. Tan (Oct. 2021)
14     91 W. Somsky (Dec. 2020)
15     231 Andrei Khodulyov (J. Tan, Oct. 2021)
16     109 J. Tan (Oct. 2021)
17     269 Andrei Khodulyov (J. Tan, Oct. 2021)
18     117 J. Tan (Oct. 2021)

REFERENCES

Frederickson, G. N. "Turnabout 2: Bracing Regular Polygons." Hinged Dissections: Swinging & Twisting. New York: Cambridge University Press, pp. 70-71, 2002.

Friedman, E. "Problem of the Month (January 2000)." https://erich-friedman.github.io/mathmagic/0100.html. Updated Oct. 1, 2006.

Gardner, M. "Mathematical Games: How to Use the Odd-Even Check for Tricks and Problem Solving." Sci. Amer. 209, 140-148, Dec. 1963.

Gardner, M. "Mathematical Games: The Hypnotic Fascination of Sliding-Block Puzzles." Sci. Amer. 210, 122-130, Feb. 1964.

Gardner, M. "The Rigid Square." §6.1 in The Sixth Book of Mathematical Games from Scientific American. Chicago, IL: University of Chicago Press, pp. 48-49 and 54-55, 1984.

Maehara, H. "Distances in a Rigid Unit-Distance Graph in the Plane." Disc. Appl. Math. 31, 193-200, 1991.

Pegg, E. Jr. "Mathematics Stack Exchange: 4-Chromatic Unit Distance Graph with No 4-Cycles." Jan. 26, 2018a.

 https://math.stackexchange.com/questions/2622496/4-chromatic-unit-distance-graph-with-no-4-cycles.Pegg, E. Jr. "Mathematics Stack Exchange: Doubling the Cube with Unit Sticks." Mar. 11, 2018b.

 https://math.stackexchange.com/questions/2675079/doubling-the-cube-with-unit-sticks/.Pegg, E. Jr. "Mathematics Stack Exchange: Is This Braced Heptagon a Rigid Graph?." Dec. 19, 2020.

 https://math.stackexchange.com/questions/3954719/is-this-braced-heptagon-a-rigid-graph/.Somsky, W. R. "A New Braced Heptagon." Unpublished manuscript. Dec. 2020.Taxel, P. "Mathematics Stack Exchange: Bracing a Polygon Without Triangles." Edited Jan. 3, 2021.

 https://math.stackexchange.com/questions/3958870/bracing-a-polygon-without-triangles.Taxel, P. "On the Representation of sqrt(+/-p) in the Integral Basis of Q(zeta_p)." Oct. 15, 2021.

 https://math.stackexchange.com/questions/4277731/on-the-representation-of-sqrt-pm-p-in-the-integral-basis-of-mathbb-q-zet.Wells, D. The Penguin Dictionary of Curious and Interesting Geometry. London: Penguin, p. 19, 1991.




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.