Cubo "spezzato"

Il forum di Base5, dove è possibile postare problemi, quiz, indovinelli, rompicapo, enigmi e quant'altro riguardi la matematica ricreativa e oltre.

Moderatori: Gianfranco, Bruno

Maurizio59
Livello 4
Livello 4
Messaggi: 155
Iscritto il: mar lug 26, 2022 9:02 am

Cubo "spezzato"

Messaggio da Maurizio59 »

E' facile unire gli otto vertici di un cubo con una spezzata formata da sette segmenti (vedi figura).

Immagine

Non è facile invece rispondere alle seguenti domande.

1) E' possibile unire gli otto vertici del cubo con una spezzata formata da sei segmenti :?:

2) E' possibile unire gli otto vertici del cubo con una spezzata non intrecciata formata da sei segmenti :?:

3) Se questo è possibile, quali sono le lunghezze minime della spezzata nei due casi indicati :?:

.

newdelfo
Nuovo utente
Nuovo utente
Messaggi: 23
Iscritto il: mer lug 19, 2023 9:25 am

Re: Cubo "spezzato"

Messaggio da newdelfo »

con quattro rette parallele che si congiungono all'infinito, ci si riesce; ma non è facile misurare la lunghezza, che proprio "minima" non è...

Maurizio59
Livello 4
Livello 4
Messaggi: 155
Iscritto il: mar lug 26, 2022 9:02 am

Re: Cubo "spezzato"

Messaggio da Maurizio59 »

newdelfo ha scritto:
dom giu 23, 2024 10:46 am
con quattro rette parallele che si congiungono all'infinito, ci si riesce; ma non è facile misurare la lunghezza, che proprio "minima" non è...
Pensiero troppo laterale. :)

Gianfranco
Supervisore del sito
Supervisore del sito
Messaggi: 1828
Iscritto il: ven mag 20, 2005 9:51 pm
Località: Sestri Levante
Contatta:

Re: Cubo "spezzato"

Messaggio da Gianfranco »

Beh, questa sarebbe la spezzata non intrecciata (in 3D).
Il problema è che non sono sicuro che uno di quei sette punti esista.
Bisognerebbe dimostrare che esiste.
Oppure che non esiste, per chi vuole contestare la soluzione.
Tertium non datur, a meno che sia una di quelle cose indecidibili.
cubo1.png
cubo1.png (42.93 KiB) Visto 195710 volte
Pace e bene a tutti.
Gianfranco

Maurizio59
Livello 4
Livello 4
Messaggi: 155
Iscritto il: mar lug 26, 2022 9:02 am

Re: Cubo "spezzato"

Messaggio da Maurizio59 »

Gianfranco, la tua figura è sbagliata in quanto il segmento DE non può incontrare nessun vertice del cubo.

Altra domanda: Esiste una spezzata chiusa formata da sei segmenti che unisce gli otto vertici del cubo :?:

Gianfranco
Supervisore del sito
Supervisore del sito
Messaggi: 1828
Iscritto il: ven mag 20, 2005 9:51 pm
Località: Sestri Levante
Contatta:

Re: Cubo "spezzato"

Messaggio da Gianfranco »

Lo sapevo. Per questo ho messo in dubbio l'esistenza di un punto della spezzata.
Tale punto è E (supponendo che la pezzata passi per tutti i vertici del cubo).
Infatti DE ed FE non hanno un punto di intersezione, dunque E non esiste.
Pace e bene a tutti.
Gianfranco

Gianfranco
Supervisore del sito
Supervisore del sito
Messaggi: 1828
Iscritto il: ven mag 20, 2005 9:51 pm
Località: Sestri Levante
Contatta:

Re: Cubo "spezzato"

Messaggio da Gianfranco »

Nel mio post precedente volevo mettere in evidenza che per risolvere il problema bisogna uscire dal cubo. Ero consapevole che c'era un errore.
Se rimaniamo sugli spigoli del cubo succede questo: il primo segmento della spezzata copre due vertici e ogni altro segmento aggiunge un vertice coperto. Dunque, per coprire 8 vertici servono 7 segmenti.
Se vogliamo riuscirci con 6 segmenti consecutivi, allora due di essi devono coprire 2 vertici ciascuno.
Dopo vari pasticci, ho trovato una soluzione inscrivendo il cubo in una piramide regolare quadrangolare.
Riporto la figura senza tracciare la soluzione. La spezzata è intrecciata.
Per trovare la lunghezza minima, bisogna variare l'altezza della piramide e trovare il minimo.
cubopir.png
cubopir.png (26.38 KiB) Visto 195265 volte
Pace e bene a tutti.
Gianfranco

Gianfranco
Supervisore del sito
Supervisore del sito
Messaggi: 1828
Iscritto il: ven mag 20, 2005 9:51 pm
Località: Sestri Levante
Contatta:

Re: Cubo "spezzato"

Messaggio da Gianfranco »

newdelfo ha scritto:
dom giu 23, 2024 10:46 am
con quattro rette parallele che si congiungono all'infinito, ci si riesce; ma non è facile misurare la lunghezza, che proprio "minima" non è...
Grazie Enrico, per la soluzione "divergente"!
In effetti, nello spazio proiettivo ci sono anche i "punti all'infinito", uno per ogni direzione. Quindi le 4 rette parallele si incontrano in un unico punto.
Ma usando solo quelle quattro rette è forse impossibile tracciare una linea formata da segmenti consecutivi.
Mi sembra che se usiamo 1 punto all'infinito, servano 6 segmenti consecutivi.
delf1.png
delf1.png (59.6 KiB) Visto 195232 volte
Invece se si usano 2 punti all'infinito, bastano 5 segmenti consecutivi.
delf2.png
delf2.png (26.39 KiB) Visto 195232 volte
Ma con il cubo si possono usare anche 3 punti all'infinito...
Pace e bene a tutti.
Gianfranco

Maurizio59
Livello 4
Livello 4
Messaggi: 155
Iscritto il: mar lug 26, 2022 9:02 am

Re: Cubo "spezzato"

Messaggio da Maurizio59 »

Gianfranco ha scritto:
lun giu 24, 2024 9:55 am
...
Se vogliamo riuscirci con 6 segmenti consecutivi, allora due di essi devono coprire 2 vertici ciascuno.
Dopo vari pasticci, ho trovato una soluzione inscrivendo il cubo in una piramide regolare quadrangolare.
Riporto la figura senza tracciare la soluzione. La spezzata è intrecciata.
Per trovare la lunghezza minima, bisogna variare l'altezza della piramide e trovare il minimo.
...
Gianfranco, la strada è quella giusta per rispondere alle domande (1) e (4).
Il problema però nasce dal vertice della piramide. In una spezzata chiusa ogni nodo unisce solo due estremi di due segmenti consecutivi ...
Per quanto riguarda la lunghezza minima la soluzione da me trovata si riferisce ad una spezzata aperta.

franco
Livello 9
Livello 9
Messaggi: 1513
Iscritto il: mar dic 12, 2006 12:57 pm
Località: Bèrghem (Sardegna)

Re: Cubo "spezzato"

Messaggio da franco »

Facendo riferimento alla soluzione proposta da Gianfranco, ho provato a calcolare la lunghezza della spezzata.

Questa sarebbe la spezzata:
spezzata1.png
spezzata1.png (68.64 KiB) Visto 195118 volte
Facendo riferimento al triangolo DHC ho:
spezzata2.png
spezzata2.png (37.07 KiB) Visto 195118 volte
Un po' complicata da derivare (e comunque troppo lunga per la pausa pranzo :)).
Tracciando il grafico con Doimos vedo che il minimo sta dalle parti di x=1,129 (circa 64°) e vale circa 12,453
(se non ho sbagliato i conti ;))
Franco

ENGINEER
noun. (en-juh-neer)
someone who does precision guesswork based on unreliable data provided by those of questionable knowledge.
See also wizard, magician

Maurizio59
Livello 4
Livello 4
Messaggi: 155
Iscritto il: mar lug 26, 2022 9:02 am

Re: Cubo "spezzato"

Messaggio da Maurizio59 »

Franco, l'intuizione è buona e i calcoli sono giusti ma la lunghezza della spezzata può essere ulteriormente (e facilmente) ridotta.

Gianfranco
Supervisore del sito
Supervisore del sito
Messaggi: 1828
Iscritto il: ven mag 20, 2005 9:51 pm
Località: Sestri Levante
Contatta:

Re: Cubo "spezzato"

Messaggio da Gianfranco »

Per esempio questa?
Ma è ancora intrecciata, come quella di Franco, bravo Franco!
cubopiramide2.png
cubopiramide2.png (38.7 KiB) Visto 193303 volte
Pace e bene a tutti.
Gianfranco

Maurizio59
Livello 4
Livello 4
Messaggi: 155
Iscritto il: mar lug 26, 2022 9:02 am

Re: Cubo "spezzato"

Messaggio da Maurizio59 »

Gianfranco ha scritto:
mer giu 26, 2024 1:55 pm
Per esempio questa?
...
Esatto, Gianfranco.
Utilizzando il triangolo rettangolo disegnato da Franco la lunghezza della spezzata diventa:

Immagine

Essa ha un valore minimo di 11.10525... che si ottiene per x = 1.0116... ( cioè circa 58°).

Ora rimane solo da trovare la spezzata non intrecciata...

franco
Livello 9
Livello 9
Messaggi: 1513
Iscritto il: mar dic 12, 2006 12:57 pm
Località: Bèrghem (Sardegna)

Re: Cubo "spezzato"

Messaggio da franco »

Potrebbe essere questa?
spezzata3.png
spezzata3.png (50.47 KiB) Visto 190993 volte
Credo che il vertice in basso della spezzata esista in quanto entrambi i segmenti giacciono su un piano verticale passante per la diagonale dibase del cubo
Franco

ENGINEER
noun. (en-juh-neer)
someone who does precision guesswork based on unreliable data provided by those of questionable knowledge.
See also wizard, magician

Maurizio59
Livello 4
Livello 4
Messaggi: 155
Iscritto il: mar lug 26, 2022 9:02 am

Re: Cubo "spezzato"

Messaggio da Maurizio59 »

franco ha scritto:
ven giu 28, 2024 12:02 pm
Potrebbe essere questa?
...
Sì. Bravo Franco.
Credo che il vertice in basso della spezzata esista in quanto entrambi i segmenti giacciono su un piano verticale passante per la diagonale di base del cubo.
Esiste a condizione che l'angolo x sia maggiore di ... :?:

Rispondi