Mathematik zu Thanksgiving - Lösungsvorschlag
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Liebe Freunde des gebackenen Federviehs,
bei meinem zweiten Versuch habe ich die volle Messchieberlänge genommen, um A und B zu finden, dann B mit CB=10cm markiert und AC gemessen.
Messen kann ich nur auf einen Millimeter genau, weil die Noniusskala fehlt, d.h. das kleinste AC das ich messen kann ist 10,1cm und daraus errechneten sich dann die 100,9cm. Wenn man, wie Gunnar, AC und CB=10cm setzt und AB misst, ist das größte "genau" messbare AB 19,9cm.
Wenn man die Dreiecksfläche kennt, gilt für den Umkreisradius $$r=\frac{abc}{4A}$$. A erhält man mit der Formel von Heron: $$A=\sqrt{s(s-a)(s-b)(s-c)}$$ mit $$s=\frac{a+b+c}{2}$$ (halber Umfang). Ein Dreieck mit a=b=10 und c=19,9 hat einen Umkreisdurchmesser von ca 100,1cm, ein Dreieck mit a=10, b=10,1 und c=20 einen Umkreisdurchmesser von 100,9cm.
Hat der Messschieber eine Noniusskala, kann man ein Dreieck mit c=20, a=10 und b=10,01 abmessen, dieses Dreieck hat einen Umkreisdurchmesser von 316,5cm.
Aber eigentlich sind auch größere Schenkel noch messbar. Man tastet um den Schenkel herum Punkte im 20cm Abstand ab, irgendwann ist man 'rum und hat eine Restdistanz X zum Startpunkt. Leider hat all mein Suchen nach einer Lösung, wie man für dieses Polygon den Umkreis berechnen kann, nicht zum Erfolg geführt. Da man aber bis 1m Durchmesser mit der Umkreismethode klarkommt (Umfang ist dann 3,14m), ist das Polygon mal mindestens ein 16-Eck. Nun ist es aber so, dass der Umfang eines 16-Ecks mit einem bestimmten Radius r nur um 0,6% kleiner ist als der Umfang eines Kreises mit gleichem Radius, und auf 1% genau taste ich die Punkte sowieso nicht ab. Hat man noch mehr Ecken, sinkt die Abweichung weiter. Ich approximiere den Schenkelumfang also durch den Polygonumfang und kann so beliebige Schenkeldurchmesser mit einem gewissen kleinen Fehler errechnen.
Die spannende Nummer wäre nun, zu berechnen, ab welchem Schenkeldurchmesser die Umkreismethode zu einem genaueren Ergebnis führt als die Polygonapproximationsmethode. Weil - man kann ja nur auf 1mm genau ablesen, bestenfalls noch schätzen dass man in der Mitte zwischen zwei Millimeterstrichen ist (also 0,5mm Ablesegenauigkeit) und hat damit einen prinzipiellen Fehler von 0,25mm in der Messung. Der pflanzt sich fort, und dürfte bei der Umkreismethode relativ dramatisch werden, wenn man sich der Messgrenze nähert.
_Rolf_
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