Bol

Moderators: ArcherBarry, Fuzzwood

Berichten: 758

Bol

Het middelpunt van een gegeven bol met straal r is top van een rechtee cirkelkegel. De grondvlakscirkel van de kegel is een kleine cirkel van de bol. Bereken de halve tophoek van die kegel als het volume van de kegel maximaal is.

Ik moet eerlijk bekennen dat ik de vraagstelling niet begrijp, kan iemand een hulp bieden?

Gebruikersavatar
Berichten: 5.679

Re: Bol

De situatie lijkt me zo:

Afbeelding

Top van de kegel = middelpunt van de bol, en de hoek tussen de zijkant en middellijn van de kegel bepaalt hoe scherp of hoe stomp de kegel is, en dat bepaalt hoe hoog of laag de bodem van de kegel ligt (waarvan de rand een cirkel op het oppervlak van de bol vormt).
In theory, there's no difference between theory and practice. In practice, there is.

Gebruikersavatar
Pluimdrager
Berichten: 10.058

Re: Bol

Een rechte cirkelkegel is een kegel waarvan de as loodrecht het grondvlak staat.

Ga uit van een kleine cirkel middelpunt N straal r van de bol middelpunt M straal R. Automatisch staat MN loodrecht cirkelopp. Lukt het zo?

Berichten: 1.116

Re: Bol

Wel, je hebt een bol met een straal r. Nu probeer je in die bol een kegel te proppen, op een zodanige wijze dat de rand van de onderkant deel uitmaakt van de bol en de top het middelpunt van de bol is. Een doorsnede op het punt waar zowel de bol- als de kegeldoorsnede maximaal zijn zou er dan zo uitzien:
kegelbol.GIF
kegelbol.GIF (9.37 KiB) 343 keer bekeken
En dan vragen ze dus hoek AMC = BMC.

O, lekker late reactie zie ik al wel....

Berichten: 758

Re: Bol

dank dank,

max oppervlakte driehoek in cirkelvlak leidt ook tot max inhoud kegel in cirkel.

Dus:
\( Oppervlakte driekhoek = \sqrt{r^2-x^2} * x \)
hierbij is x de hoogte van de driehoek

goede weg?

Gebruikersavatar
Berichten: 5.679

Re: Bol

Niet helemaal, het gaat om de inhoud van de kegel. Als je dat reduceert tot een driehoek en daarvan de oppervlakte maximaliseert krijg je iets anders.

Ter controle, het antwoord moet volgens mij zijn:
Verborgen inhoud
\(\alpha = \cos^{-1}(\sqrt{1/3}) \approx 54.7356^{\circ}\)
In theory, there's no difference between theory and practice. In practice, there is.

Berichten: 758

Re: Bol

Is het niet zo dat de afmetingen verkregen bij een maximale oppervlakte tevens leiden tot een maximale inhoud?

Stel je wilt een zo groot mogelijk vierkant in een cirkel. De verkregen afmetingen zullen dan toch ook leiden tot een maximaal volume *kubus* in een bol? Of sla ik de plank nu geheel mis? ;)

Berichten: 758

Re: Bol

ik kom op de volgende verhouding uit :
\( r^2 = 3x^2 \)


dit leidt tot :
\( \cos{\alpha} = \frac{x}{r} = \frac{x}{\sqrt{3x^2}} = \frac{1}{\sqrt{3}} = \frac{1}{3}\sqrt{3} \)
dus :
\( \alpha = 54,73 (graden) \)

Re: Bol

Edit ik zie dat je er al uit bent. Antwoord is juist.

Gebruikersavatar
Berichten: 3.330

Re: Bol

trokkitrooi schreef:Het middelpunt van een gegeven bol met straal r is top van een rechtee cirkelkegel. De grondvlakscirkel van de kegel is een kleine cirkel van de bol. Bereken de halve tophoek van die kegel als het volume van de kegel maximaal is.

Ik moet eerlijk bekennen dat ik de vraagstelling niet begrijp, kan iemand een hulp bieden?
Als de kegel maximaal is is de driehoek ook maximaal.

Odriehoek=r²sin2 ;)

Afleiden en gelijk 0 dan tophoek driehoek 2x45°
Volgens mijn verstand kan er niets bestaan en toch bestaat dit alles?

Gebruikersavatar
Berichten: 3.330

Re: Bol

kotje schreef:Als de kegel maximaal is is de driehoek ook maximaal.

Odriehoek=r²sin2 ;)

Afleiden en gelijk 0 dan tophoek driehoek 2x45°
Natuurlijk voor O vergeten delen door 2 maar uitkomst blijft gelijk. ;)
Volgens mijn verstand kan er niets bestaan en toch bestaat dit alles?

Gebruikersavatar
Berichten: 5.679

Re: Bol

Is het niet zo dat de afmetingen verkregen bij een maximale oppervlakte tevens leiden tot een maximale inhoud?
Als de kegel maximaal is is de driehoek ook maximaal.
Nee, wat meeweegt is dat het volume lineair afhangt van de hoogte van de kegel, maar kwadratisch van de straal van de bodem. Terwijl bij een driehoek de oppervlakte lineair van de hoogte en lineair van de basis afhangt. Een kegel en een driehoek die twee keer zo breed (wat bij de kegel tevens twee keer zo diep implicieert) worden vier respectievelijk twee keer zo groot (qua volume respectievelijk oppervlak).
In theory, there's no difference between theory and practice. In practice, there is.

Berichten: 1.116

Re: Bol

Nee, wat meeweegt is dat het volume lineair afhangt van de hoogte van de kegel, maar kwadratisch van de straal van de bodem. Terwijl bij een driehoek de oppervlakte lineair van de hoogte en lineair van de basis afhangt. Een kegel en een driehoek die twee keer zo breed (wat bij de kegel tevens twee keer zo diep implicieert) worden vier respectievelijk twee keer zo groot (qua volume respectievelijk oppervlak).
Yep, maar gezien we hier te maken hebben met euclidische meetkunde, geldt dat wanneer x maximaal is, dan dan x² ook maximaal is (je hoeft geen rekening te houden met de negatieve wortels e.d.).

Het grondvlak is dus maximaal wanneer de straal van het grondvlak ook maximaal is.

Re: Bol

trokkitrooi schreef:max oppervlakte driehoek in cirkelvlak leidt ook tot max inhoud kegel in cirkel.

Dus:
\( Oppervlakte driekhoek = \sqrt{r^2-x^2} * x \)
hierbij is x de hoogte van de driehoek
TS gaf dit al eerder aan. Allen wat schetst mijn verbazing, als ik de afgeleide neem van zijn functie dan krijg ik
\(O'(x)=\frac{-2x^2}{2\sqrt{r^2-x^2}}+\sqrt{r^2-x^2}\)
en als ik die gelijk stel aan nul krijg ik
\(r^2=2x^2\)
Dus met andere woorden mag je niet stellen dat de driehoek maximaliseren volstaat. Het feit dat TS het juiste antwoord kreeg uit de verkeerde formule had ik over het hoofd gezien. De juiste werkwijze is die van Rogier.

Berichten: 758

Re: Bol

Ik heb bij mijn eindantwoord ook niet gebruik gemaakt van het Optimum van een driehoek maar van de inhoud van een kegel!

Differtiëren wordt vaak eenvoudig (de wortel verdwijnt door het kwadraat!)

de juiste vergelijking wordt dan ook (na differentiëren)
\( r^2 = 3x^2 \)
(dan wordt de hoek ongeveer 54)

en bij driekhoek
\( r^2 = 2x^2 \)
(dan wordt de hoek 45)

nogmaals dank!

Reageer