dérivées avec cercles disques et sphères
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UMPE 2010 :: Sciences :: Mathématiques
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dérivées avec cercles disques et sphères
J'ai remarqué un petit truc pendant l'année (première S), je pense que je ne suis pas le premier, mais ca m'intrigue pas mal :
si on fait la dérivée de l'aire d'un cercle, on trouve son périmètre : (variable : r) pi*r² -> 2pi*r
de même pour la dérivée du volume d'une sphère, on trouve son aire : 4/3 * pi * r3 -> 4 * pi * r²
alors questions : est ce qu'il existe une propriété, démonstration, axiome ou truc du genre qui explique ces relations ou on s'en tape parce qu'on ne sait pas ? Est ce qu'il y a quelque chose qui puisse utiliser ces relations dans je ne sais quels domaines ?
si on fait la dérivée de l'aire d'un cercle, on trouve son périmètre : (variable : r) pi*r² -> 2pi*r
de même pour la dérivée du volume d'une sphère, on trouve son aire : 4/3 * pi * r3 -> 4 * pi * r²
alors questions : est ce qu'il existe une propriété, démonstration, axiome ou truc du genre qui explique ces relations ou on s'en tape parce qu'on ne sait pas ? Est ce qu'il y a quelque chose qui puisse utiliser ces relations dans je ne sais quels domaines ?
tatooalunettes- Messages : 19
Date d'inscription : 29/07/2010
Re: dérivées avec cercles disques et sphères
Tu peux trouve des résultats similaires avec le carré et le cube :
La dérivé du volume du cube donne la moitié de l'aire et sa dérivée seconde donne le périmètre
La dérivée de l'aire du carré donne la moitié du périmètre
Pour l'hypercube :
La dérivé de la mesure en 4D donne la moitié de la mesure en 3D et sa dérivé seconde la mesure en 2D.
Volume | Aire | Périmètre | |
Cube | a^3 | 6a² | 12a |
Carré | X | a² | 4a |
La dérivé du volume du cube donne la moitié de l'aire et sa dérivée seconde donne le périmètre
La dérivée de l'aire du carré donne la moitié du périmètre
Pour l'hypercube :
Mesure en : | 4D | 3D | 2D |
c^4 | 8c^3 | 24c² |
La dérivé de la mesure en 4D donne la moitié de la mesure en 3D et sa dérivé seconde la mesure en 2D.
MrSnake- Messages : 70
Date d'inscription : 28/07/2010
Age : 30
Localisation : Près de Lyon
Re: dérivées avec cercles disques et sphères
ha ouais c'est bien aussi ça, c'est plus dur à remarquer à cause du facteur 2 qui vient d'on ne sait pas où mais c'est aussi intéressant. Le coup de la dérivée seconde, ca ne marche pas pour la sphère visiblement (ou alors il y a un facteur 4 qui arrive et là, ça devient lourdingue)...
Du coup, maintenant il y a une autre question : est ce qu'on peut trouver des relations de ce type pour d'autres solides ou surfaces ?
Du coup, maintenant il y a une autre question : est ce qu'on peut trouver des relations de ce type pour d'autres solides ou surfaces ?
tatooalunettes- Messages : 19
Date d'inscription : 29/07/2010
Re: dérivées avec cercles disques et sphères
Tu peux pas le coup de la dérivée seconde sur la sphère : elle n'a pas de périmètre (ou alors égale à son aire)
Pour faire plus intéressant : est-ce qu'on peut calculer la mesure en dimension 0 ou -1
Pour faire plus intéressant : est-ce qu'on peut calculer la mesure en dimension 0 ou -1
MrSnake- Messages : 70
Date d'inscription : 28/07/2010
Age : 30
Localisation : Près de Lyon
Re: dérivées avec cercles disques et sphères
Tu peux regarder la pour plus de détailles en dimension n (et oui il ne faut pas être fermé d'esprit ^^)
http://en.wikipedia.org/wiki/N-sphere#Volume_and_surface_area
Pour la démo du fait que la dérivé de la surface c'est le périmètre, je sais que c'est conséquence directe d'un théorème qui n'a rien de triviale...
Quand à l'utilité de ce genre de truc, il faut demander aux physiciens. Ils ont régulierement besoin de faire des trucs sur des surfaces mais c'est pas pratique parce qu'on sait faire peu de choses sur les surfaces. Du coup, on passe à des problèmes de volume (grâce au théorème qui lie surface et volume justement) et la ça devient beaucoup mieux...
http://en.wikipedia.org/wiki/N-sphere#Volume_and_surface_area
Pour la démo du fait que la dérivé de la surface c'est le périmètre, je sais que c'est conséquence directe d'un théorème qui n'a rien de triviale...
Quand à l'utilité de ce genre de truc, il faut demander aux physiciens. Ils ont régulierement besoin de faire des trucs sur des surfaces mais c'est pas pratique parce qu'on sait faire peu de choses sur les surfaces. Du coup, on passe à des problèmes de volume (grâce au théorème qui lie surface et volume justement) et la ça devient beaucoup mieux...
toto- Messages : 19
Date d'inscription : 30/07/2010
Re: dérivées avec cercles disques et sphères
Comme souvent, Wikipedia est légèrement indigeste (encore que cette page ne soit pas la pire).
Mais il me manque pas mal de notions (l'anglais ne pose pas trop de problèmes), genre intégrale et vu que je commence juste juste les dérivées, je peine encore un peu... Et en effet, la démonstration picote un peu...
physicien ? -> est ce que vous avez déjà eu affaire à une bête de ce genre là ? (si oui, dans quel contexte ?)
Mais il me manque pas mal de notions (l'anglais ne pose pas trop de problèmes), genre intégrale et vu que je commence juste juste les dérivées, je peine encore un peu... Et en effet, la démonstration picote un peu...
physicien ? -> est ce que vous avez déjà eu affaire à une bête de ce genre là ? (si oui, dans quel contexte ?)
tatooalunettes- Messages : 19
Date d'inscription : 29/07/2010
Re: dérivées avec cercles disques et sphères
En fait pour calculer une aire, sauf cas simple (carrée, triangle ...) tu as besoin des intégrales. Si tu réfléchis bien, on ne t'a jamais prouvé qu'un cercle avait une aire de pi*R*R (grand traumatisme le jour ou j'ai découvert ça).
Pour ce qui est de la physique, je voudrais pas raconter de conneries, mais il me semble qu'en électromagnétique on faisait ce genre de choses. Après j'ai arrêté y'a 5 ans, donc faut pas trop m'écouter ^^
Pour ce qui est de la physique, je voudrais pas raconter de conneries, mais il me semble qu'en électromagnétique on faisait ce genre de choses. Après j'ai arrêté y'a 5 ans, donc faut pas trop m'écouter ^^
toto- Messages : 19
Date d'inscription : 30/07/2010
MrSnake- Messages : 70
Date d'inscription : 28/07/2010
Age : 30
Localisation : Près de Lyon
Re: dérivées avec cercles disques et sphères
@Mr Snake : Et pourquoi pas ? :p C'est juste un volume avec une coordonnée de moins (on fait la même chose, mais avec des coord en plsu à partir de 4) ! Mais sinon, oui, on n'appelle pas ces trucs là volume dans ces cas la.
@toto : ca y est je suis traumatisé aussi J'espère qu'on voit ca en term avec les intégrales (si c'est possible)...
Et n'empêche que je n'oserai pas te contredire parce qu'il y a 5 ans, tu avais déjà vu plus de choses que moi jusqu'à cette année... Donc, je m'incline devant tes connaissances (-> fougèèèèèèèère) ^^
@toto : ca y est je suis traumatisé aussi J'espère qu'on voit ca en term avec les intégrales (si c'est possible)...
Et n'empêche que je n'oserai pas te contredire parce qu'il y a 5 ans, tu avais déjà vu plus de choses que moi jusqu'à cette année... Donc, je m'incline devant tes connaissances (-> fougèèèèèèèère) ^^
tatooalunettes- Messages : 19
Date d'inscription : 29/07/2010
Re: dérivées avec cercles disques et sphères
Je dirais plus milieu de première année de prépa pour la calcule de l'air d'un disque...
toto- Messages : 19
Date d'inscription : 30/07/2010
Re: dérivées avec cercles disques et sphères
Je me suis intéressé pendant les vacances au calcul de l'aire d'un polygone régulier à n cotés de longueur a et aussi à l'aire d'un disque :
Pour ceux qui veulent réfléchir sur ce problème je cache mes découvertes :
Pour ceux qui veulent réfléchir sur ce problème je cache mes découvertes :
- Spoiler:
On prend un triangle formé par le centre du polygone et deux sommets consécutifs.
On trace la hauteur issue du centre du polygone, de longueur h.
L'angle formé par la hauteur et un des cotés du triangle est de pi / n.
On a donc :
tan(pi / n) = a / 2h
donc h = a / 2tan(pi / n).
L'aire du triangle est donc de a² / 2tan(pi / n).
L'aire de notre polygone est donc de a² * n / 2tan(pi / n).
En faisant tendre n vers +infini on obtient l'aire d'un cercle (ce que je cherchais à démontrer depuis le début) mais le problème c'est que a tend vers 0 et n vers +infini.
En exprimant l'aire du cercle en fonction de h (qui est le rayon) on obtient :
aire = 2h² * tan(pi / n) * n
Le seul problème est que n tend vers +infini et que tan(pi / n) tend vers 0.
Comme tan(x) = x quand x tend vers 0 on a tan(pi / n) / (pi / n) tend vers 1 et donc tan(pi / n) * n * pi / pi soit tan(pi / n) * n tend vers pi.
On a finalement aire = pi * h² où h est le rayon du cercle.
J'ai gardé h pour être logique avec la première partie
Antoine M- Messages : 6
Date d'inscription : 31/07/2010
Re: dérivées avec cercles disques et sphères
physicien, présent!
Pour un physicien ya des théorème magique pour changer de dimension, comme Stocks-Ostrogradsky
Parce que c'est chiant en 2D on passe en 1D et on est peinard!
Pour un physicien ya des théorème magique pour changer de dimension, comme Stocks-Ostrogradsky
Parce que c'est chiant en 2D on passe en 1D et on est peinard!
Nikolaï- Messages : 27
Date d'inscription : 28/07/2010
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