Простая задача про круги, которая выглядит сложной

Но на деле она точно простая.

Простая задача про круги, которая выглядит сложной

Разберём свежую задачу с канала MindYourDecisions. Это не про программирование, но развивает логическое мышление. 

Дано: есть три одинаковых круга с диаметром в 1 метр. Круги соприкасаются друг с другом, а вокруг них натянута эластичная лента. 

Что нужно: найти длину этой ленты.

Простая задача про круги, которая выглядит сложной

Кажется, что это очень сложная задача, где нужно знать сложные формулы расчёта кривизны и точек натяжения, но на деле всё будет гораздо проще. Если знаете английский — посмотрите оригинальный ролик, там классная анимация:

Строим внутренний треугольник

Первое, что мы сделаем, — соединим центры всех кругов в один треугольник:

Простая задача про круги, которая выглядит сложной

В геометрии есть такое правило, что если круги касаются друг друга, то через их центры можно провести прямую линию, и точка касания кругов будет лежать на этой линии. Раз у нас диаметр равен 1, то радиус каждого круга равен 0,5. Обозначим это на рисунке:

Простая задача про круги, которая выглядит сложной

Получается, что длина каждой стороны треугольника равна 0,5 + 0,5 = 1.  Запомним это и идём дальше.

Строим проекцию

От каждой вершины треугольника проведём под прямым углом линии к ленте:

Простая задача про круги, которая выглядит сложной

Получились прямоугольники. У прямоугольников противоположные стороны равны, поэтому раз стороны треугольника равны единице, то и эти отрезки на ленте тоже будут равны единице:

Простая задача про круги, которая выглядит сложной

Осталось найти длину оставшихся секций:

Простая задача про круги, которая выглядит сложной

Вычисляем длину секций

Здесь нам поможет знание о том, что полный оборот внутри круга — это 360 градусов. 

Так как во внутреннем треугольнике все стороны равны, то это равносторонний треугольник. А раз так, то углы в нём равны 60 градусов. Добавим сюда по два прямых угла по 90 градусов из прямоугольников:

Простая задача про круги, которая выглядит сложной

Решаем уравнение: 90 + 60 + 90 + X = 360 → X = 120 градусов.

Но 120 градусов — это ровно треть круга, а у нас таких частей как раз три:

Простая задача про круги, которая выглядит сложной

Это значит, что из них можно составить один целый круг. При этом мы знаем, что у этого круга радиус 0,5, а диаметр тогда равен единице. Этого достаточно, чтобы посчитать длину окружности:  L = π × d → L = 3,14.

Складываем это число с длинами трёх отрезков и получаем полную длину: 3 + π

Простая задача про круги, которая выглядит сложной

Текст и иллюстрации:

Михаил Полянин

Художник:

Даня Берковский

Корректор:

Ирина Михеева

Вёрстка:

Кирилл Климентьев

Вам может быть интересно
Задача про бейсбольную биту
Задача про бейсбольную биту

Эта задача решается не так просто, как кажется.

easy
Андрюха, бензин и Игра престолов
Андрюха, бензин и Игра престолов

Программистская задача с математическим уклоном.

easy
Задача про персональные данные
Задача про персональные данные

Настоящая задача XXI века.

medium
Зубодробительная задачка с очень простой математикой
Зубодробительная задачка с очень простой математикой

Эта задача поставит в тупик половину интернета, но не вас.

medium
Задача про выгодную торговлю между странами
Задача про выгодную торговлю между странами

Что лучше — вино или сыр?

medium
Задача про охрану периметра
Задача про охрану периметра

Решаем тремя способами: как математик, инженер и программист.

easy
Задача про блины, которую обсуждают всем интернетом
Задача про блины, которую обсуждают всем интернетом

И да, там есть ошибка :-)

hard
Школьная задача про миллион, умножение и нестандартное мышление
Школьная задача про миллион, умножение и нестандартное мышление

Как находить неочевидные решения в сложных ситуациях

easy
Простая задача о почти сорванном дедлайне
Простая задача о почти сорванном дедлайне

Как всё успеть в последний момент.

easy
easy