Newsgroups: de.sci.mathematik
From: Thomas Mautsch <maut...@ethz.ch>
Date: 12 Jun 2006 23:06:06 +0100
Local: Mon, Jun 12 2006 6:06 pm
Subject: Re: Dreiecke mit ganzzahligem Inkreisradius und ganzzahligen Seiten
Hi Hugo! Hi alle anderen! ;-)
In <news:1150108808.633241.292110@c74g2000cwc.googlegroups.com> schrieb HP <yae9...@netscape.net>: > Thomas Mautsch wrote: ... und daraufhin die neue Folge A120062 ins Leben gerufen. ;-) >> HP schrieb: >> >> "Ulrich Diez" <eu_angel...@web.de.invalid> schrieb: >> >> > Wie finde ich zu einem vorgegebenen ganzzahligen Inkreisradius alle >> >> > Dreiecke mit ganzzahligen Seitenlängen? >> [ ... ] Das war eigentlich das, worauf meine "Frage" abzielte: >> Sagt uns die Folge Apropos A120062 - waere es nicht an der Zeit, Deinen Eintrag >> 1, 5, 13, 18, 15, 45, 24, 45, 51, 52, 26, 139, ... >> etwas?? von gestern auf den neuesten Stand zu bringen? Ich bin eher ein O.E.I.S.-Laie; da waere es schoen, wenn Du vielleicht so gut waerst, die Folgen, die wir hier diskutieren, einzutragen. Apropos Laie: Besten Dank auch fuer den Hinweis auf "Superseeker". - >> > Daraus kann man dann weitere Folgen konstruieren, wie "minimal [ ... ] >> > moegliche Laenge der laengsten Seite c eines der moeglichen Dreiecke >> > mit ganzzahligen Seitenlaengen und gegebenem ganzzahligem Inkreisradius >> > n" bzw. analog "maximal moegliche Laenge ...." [ ... ] > Inzwischen hab ich Ergebnisse bis Inkreisradius 10, Das kapiere ich nicht ganz. - Mir hat Maple innerhalb einer knappen Zur Zusammenfassung: Fuer gegebenes rho in {1,2,3,...} haben wir die Mengen U(rho) := { (a,b,c) | es gibt ein Dreieck S(rho) := { (a,b,c) in U(rho) | a <= b <= c } Man kann zeigen, dass zu (a,b,c) in U(rho) stets a = y + z, b = z + x, c = x + y; und die Bedingung an (a,b,c) laesst sich in (x,y,z) aequivalent x y z = rho^2 (x + y + z). Die Bedingung a <= b <= c ist aequivalent zu z <= y <= x. Jetzt kann man folgende Folgen bilden: [1.] # U(rho): Die ersten 42 Glieder der Folge lauten 6, 30, 75, 105, 90, 267, 144, 267, 303, 309, Die Folge ist nicht im O.E.I.S. [2.] d := # S(rho): Die ersten 100 Glieder der Folge lauten 1, 5, 13, 18, 15, 45, 24, 45, 51, 52, > d ist die neue OEIS-Folge A120062, Man sollte dort nachtragen, dass die Glieder mit geradem Index die Folge A007237 bilden. In der dort zitierten AMM-Aufgabe E3408 wird bewiesen, dass fuer gerades rho = 2k gilt d(2k) < 8k^2 log(13k), und VERMUTET, dass d(rho) sogar O(rho^2) ist. [3.] min( a | (a,b,c) in S(rho) }: > amin ist 2*rho+1 Ist klar: In *jedem* Dreieck gilt a > 2*rho. >> realisiert unter anderem durch rechtwinklige Dreiecke... Der Wert a = 2*rho wird z.B. angenommen im rechtwinkligen Dreieck mit x = rho, y = rho + 1, z = rho*(2*rho + 1) aber nicht (immer) nur fuer diese Dreiecke. [4.] max( a | (a,b,c) in S(rho) }: VERMUTUNG: > amax schaut ganz stark nach 2*rho^2+1 (OEIS A058331) aus. max(a) wird wahrscheinlich nur im Dreieck mit x = 1, y = 2*rho^2, z = 2*rho^2 + 1 angenommen. [5.] min( b | (a,b,c) in S(rho) }: > bmin ist neu und noch erklaerungsbeduerftig. Die ersten 100 Gleider lauten: 4, 8, 10, 14, 20, 20, 28, 28, 30, 39, Ueber die Dreiecke, in denen b minimal wird, kann ich nicht viel sagen: 1, [[[1, 2, 3], [5, 4, 3]]] [6.] max( b | (a,b,c) in S(rho) }: VERMUTUNG ODER OFFENSICHTLICH(?): > bmax ist offensichtlich (rho^2+1)^2 (OEIS A082044). Gleichheitsfaelle sollten die gleichen Dreiecke sein, die auch c maximieren - siehe [8.]. [7.] min( c | (a,b,c) in S(rho) }: > cmin ist neu und zu erklaeren, Wieder eine mehr zahlentheoretische Folge: 5, 10, 12, 15, 25, 24, 35, 30, 36, 39, Wenn die Einschraenkung auf ganze Zahlen nicht waere, Wieder ein paar Beispiele fuer Gleichheitsfaelle: rho, [[[z,y,x],[c,b,a]]] 1, [[[1, 2, 3], [5, 4, 3]]] Man kann beweisen, dass, *wenn rho gleich 1 oder eine Primzahl ist* (a,b,c) = (rho*3, rho*4, rho*5) ist und min(c) = 5*rho. [8.] max( c | (a,b,c) in S(rho) }: > cmax ist wie von Joseph Myers bewiesen hat rho^4+3*rho^2+1 (OEIS A057721). Danke, dass Du mir den Beweis gemailt hast! - Mir ist aufgefallen, dass ich meine Heuristik auch zu einem Beweis ausbauen kann: Zuerst einmal bemerkt man, dass z zwischen 1 und rho*sqrt(3) liegen muss, z = rho / tan(gamma/2) <= rho / tan(Pi/6), da gamma der groesste Winkel im Dreieck ist. Aus der Gleichung xyz = rho^2 (x + y + z) folgt (zx - rho^2) ( zy - rho^2) = rho^2 z^2 + rho^4; und daraus, sofern (zx - rho^2) nicht negativ ist: (zx - rho^2) + (zy - rho^2) also c = x + y <= rho^2 z + ( rho^4 + 2 rho^2 + 1)/z. Die rechte Seite dieser Ungleichung wird maximal c <= max( rho^2 + ( rho^4 + 2 rho^2 + 1), Fuer rho > 1/sqrt(3), also *immer*, Falls dagegen (zy - rho^2) und (zx - rho^2) negativ sind, und damit erst recht: +--------------------------+ mit Gleichheit genau dann, wenn z = 1, zy - rho^2 = 1, zx - rho^2 = rho^2 z^2 + rho^4. >> x = rho^2 + 1 q.e.d. >> y = rho^2 + rho^4 + rho^2 >> (a,b,c) = ( (rho^2 + 1)^2, rho^2 + 2, rho^4 + 3 rho^2 + 1 ) [9.]-[12.] min bzw. max von x, y bzw. z ueber S(rho) ... > Fazit: Der Tipp in schule.mathe, mal in unsere Gruppe rueberzuposten, Fuer uns schon, ;-) aber fuer Ulrich weniger, > war doch gar nicht so uebel ;-) wenn er, wie ich vermute, eigentlich an der vollstaendigen Loesungsmenge interessiert war. Noch einen schoenen Abend You must Sign in before you can post messages.
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