Onregelmatige vijfhoek

Moderators: dirkwb, Xilvo

Reageer
Gebruikersavatar
Berichten: 3.330

Onregelmatige vijfhoek

Men verbindt de middens van een onregelmatige vijfhoek; dan de middens van de nieuwe vijfhoek; dan de middens van de nieuwe vijfhoek enz. .Gaat dit oneindig door of gaat men naar een punt en welk punt eventueel?
Volgens mijn verstand kan er niets bestaan en toch bestaat dit alles?

Gebruikersavatar
Berichten: 24.578

Re: Onregelmatige vijfhoek

Verplaatst naar meetkunde.
"Malgré moi, l'infini me tourmente." (Alfred de Musset)

Re: Onregelmatige vijfhoek

De vijf hoekpunten in het complexe vlak:
\(z_1, z_2, z_3, z_4, z_5\)
Na de eerste keer
\(\frac{z_1+z_2}{2}, \frac{z_2+z_3}{2}, \frac{z_3+z_4}{2}, \frac{z_4+z_5}{2}, \frac{z_5+z_2}{2}\)
en met volledige inductie na n keer:
\(\frac{1}{2^{n-1}}\sum_{s=0}^{n}\left( \begin{array}{c}n \\s \end{array} \right) x_{(i+s) \mbox{ mod }5 + 1}\)
voor i=1,2,3,4,5.

en deze som convergeert voor
\(n \to \infty\)
naar
\(\frac{\sum_{s=1}^{5}x_i}{5}\)

Gebruikersavatar
Berichten: 3.330

Re: Onregelmatige vijfhoek

Voor mij is dit nogal ingewikkeld. Mijn vraag: Is die uitkomst een speciaal punt van de onregelmatige veelhoek? Ik denk eerder aan een uitkomst
\(\frac{1}{5}(z_1+z_2+z_3+z_4+z_5)\)
.
Volgens mijn verstand kan er niets bestaan en toch bestaat dit alles?

Re: Onregelmatige vijfhoek

Ik denk eerder aan een uitkomst
\(\frac{1}{5}(z_1+z_2+z_3+z_4+z_5)\)
.
\(=\frac{\sum_{s=1}^{5}x_s}{5}\)

Gebruikersavatar
Berichten: 24.578

Re: Onregelmatige vijfhoek

Je kent de sigmanotatie voor een som toch wel?
"Malgré moi, l'infini me tourmente." (Alfred de Musset)

Gebruikersavatar
Berichten: 3.330

Re: Onregelmatige vijfhoek

Het was juist mijn bedoeling, er de nadruk op te leggen dat het zwaartepunt van de opeenvolgende veelhoeken hetzelfde blijft als het zwaartepunt van de eerste veelhoek en het zo veel gemakkelijker is om het gewenste resultaat te krijgen. Ik heb nooit beweerd dat PeterPan fout zat, alhoewel er toch een verschil is tussen
\(x_i\mbox{ en }z_i\)
.
Volgens mijn verstand kan er niets bestaan en toch bestaat dit alles?

Gebruikersavatar
Berichten: 24.578

Re: Onregelmatige vijfhoek

Dan had ik je verkeerd begrepen. Omdat je zei "ik dacht eerder aan een uitkomst..." leek je te impliceren dat je een andere uitkomst vond dan PeterPan, terwijl je natuurlijk precies hetzelfde schreef (alleen zonder sigma maar de som uitgeschreven).
"Malgré moi, l'infini me tourmente." (Alfred de Musset)

Berichten: 4.502

Re: Onregelmatige vijfhoek

Ik deed een grafische poging:

Begin met vijfhoek A

De eerste opdeling levert een kleinere vijfhoek B op,

de tweede opdeling produceert een vijfhoek C die ongeveer gelijkvormig aan de basisvorm A is,

de derde opdeling een vijfhoek D die ongeveer gelijkvormig is aan vijfhoek B.

Als je de middens van de vijfhoeken A en C doortrekt,lijkt het erop dat er een gezamenlijk zwaartepunt uit rolt,resp.een extreem kleine vijfhoek.

Analytisch bewijs laat ik graag aan derden over!

Gebruikersavatar
Berichten: 5.679

Re: Onregelmatige vijfhoek

Ieder hoekpunt wordst steeds 'gemiddeld' over twee opvolgende hoekpunten: noem de eerste 5 hoekpunten
\(P_{0,0}\)
t/m
\(P_{0,4}\)
. De volgende figuur heeft dan 5 hoekpunten
\(P_{1,0}\)
t/m
\(P_{1,4}\)
met
\(P_{1,n}=\frac{P_{0,n}+P_{0,\overline{n+1}}}{2}\)
waarbij
\(\overline{n+1} = n+1 \textrm{ mod } 5\)
.

Afbeelding

En in het algemeen geldt voor de k-de figuur:
\(P_{k,n} = \frac{1}{2} \left( P_{k-1,n}+P_{k-1,\overline{n+1}} \right)\)
. Ieder hoekpunt van de k-de vijfhoek is dus een gewogen gemiddelde van de 5 oorspronkelijke hoekpunten, waarbij de factoren steeds meer overlappen (dwz overeenkomen).

Ik kom op dezelfde expliciete uitkomst als PeterPan, en intuïtief zie ik ook dat dat naar 1/5 moet gaan, maar ik zie zo geen manier om dat even te bewijzen.
In theory, there's no difference between theory and practice. In practice, there is.

Berichten: 4.502

Re: Onregelmatige vijfhoek

Ik probeerde grafisch met een krachtenfiguur wat uit voor zwaartepuntbepaling,etc.

Voor de geinteresseerden!

Re: Onregelmatige vijfhoek

Je moet aantonen dat de coefficienten van de hoekpunten
\(z_1,z_2,z_3,z_4,z_5\)
naar
\(\frac{1}{5}\)
convergeren.

Die coefficienten zijn
\(\frac{1}{2^{n}}\sum_{s=0}^{\infty}\left( \begin{array}{c}n \\5s \end{array} \right),\frac{1}{2^{n}}\sum_{s=0}^{\infty}\left( \begin{array}{c}n \\5s+1 \end{array} \right),\frac{1}{2^{n}}\sum_{s=0}^{\infty}\left( \begin{array}{c}n \\5s+2 \end{array} \right),\frac{1}{2^{n}}\sum_{s=0}^{\infty}\left( \begin{array}{c}n \\5s+3 \end{array} \right),\frac{1}{2^{n}}\sum_{s=0}^{\infty}\left( \begin{array}{c}n \\5s+4 \end{array} \right)\)


Zeg
\(f(x) = \sum_{s=0}^{n}\left( \begin{array}{c}n \\s \end{array} \right)x^s = (1+x)^n\)
en
\(\phi = \exp(\frac{2\pi}{5})\)


Dan is
\(\sum_{k=0}^4 f(\phi^k) = 5\sum_{s=0}^{\infty}\left( \begin{array}{c}n \\5s \end{array} \right)\)
en
\(\sum_{k=0}^4 f(\phi^k) = \sum_{k=0}^4 (1+\phi^k)^n\)
ergo
\(\lim_{n \to \infty}\frac{1}{2^{n}}\sum_{s=0}^{\infty}\left( \begin{array}{c}n \\5s \end{array} \right) = \frac{1}{5}\lim_{n \to \infty} \sum_{k=0}^4 (\frac{1+\phi^k}{2})^n = \frac{1}{5}\)
Met de andere coëfficienten een analoog verhaal.

Reageer