กลับไปหน้าบทความ

อ่าน 2 นาที

ปัญหาของฟาญาโน

ในทาง เรขาคณิต ปัญหาของฟาญาโน เป็น ปัญหา การหาค่าที่เหมาะสม ที่สุด ซึ่งโจ วันนี ฟาญาโน ได้กล่าวถึงเป็นครั้งแรก ในปี ค.ศ. 1775:

ปัญหาของฟาญาโน

สามเหลี่ยมออร์โธติก:ดีอีเอฟ{\displaystyle \triangle DEF} สามเหลี่ยมที่แนบในวงกลม:ดีอีเอฟ,จีชมฉัน{\displaystyle \triangle DEF\,,\triangle GHI}|ดีอี|+|อีเอฟ|+|เอฟดี||จีชม|+|ชมฉัน|+|ฉันจี|{\displaystyle |DE|+|EF|+|FD|\leq |GH|+|HI|+|IG|}

ในทางเรขาคณิตปัญหาของฟาญาโนเป็น ปัญหา การหาค่าที่เหมาะสมที่สุด ซึ่งโจวันนี ฟาญาโน ได้กล่าวถึงเป็นครั้งแรก ในปี ค.ศ. 1775:

สำหรับรูปสามเหลี่ยมมุมแหลม ที่กำหนด ให้ จงหารูปสามเหลี่ยมแนบในที่มีเส้นรอบรูป น้อย ที่สุด

คำตอบคือสามเหลี่ยมออร์ธิกซึ่งมีจุดยอดอยู่ที่จุดฐานของเส้นความสูงของสามเหลี่ยมที่กำหนดให้

สารละลาย

สามเหลี่ยมออร์ธิกซึ่งมีจุดยอดอยู่ที่จุดฐานของเส้นความสูงของสามเหลี่ยมที่กำหนดให้ มีเส้นรอบรูปน้อยที่สุดในบรรดาสามเหลี่ยมทั้งหมดที่บรรจุอยู่ในสามเหลี่ยมมุมแหลม ดังนั้นจึงเป็นคำตอบของปัญหาของฟาญาโน การพิสูจน์ดั้งเดิมของฟาญาโนใช้ วิธี แคลคูลัสและผลลัพธ์ขั้นกลางที่ได้รับจากบิดาของเขาจูลิโอ คาร์โล เดอ โทสกี ดิ ฟาญาโนอย่างไรก็ตาม ต่อมาได้มีการค้นพบการพิสูจน์ทางเรขาคณิตหลายวิธี เช่น โดยเฮอร์มันน์ ชวาร์ซและลิโปต์ เฟเยร์การพิสูจน์เหล่านี้ใช้คุณสมบัติทางเรขาคณิตของการสะท้อนเพื่อกำหนดเส้นทางที่สั้นที่สุดที่แสดงถึงเส้นรอบรูป

หลักการทางฟิสิกส์

วิธีแก้ปัญหาจากหลักฟิสิกส์พบได้จากการจินตนาการถึงการนำยางรัดที่ปฏิบัติตามกฎของฮุคมาพันรอบด้านทั้งสามของกรอบสามเหลี่ยมเอบีซี{\displaystyle ABC}เพื่อให้มันสามารถเลื่อนไปมาได้อย่างราบรื่น จากนั้นยางรัดจะอยู่ในตำแหน่งที่พลังงานยืดหยุ่นน้อยที่สุด และด้วยเหตุนี้ความยาวรวมจึงน้อยที่สุด ตำแหน่งนี้ทำให้ได้รูปสามเหลี่ยมที่มีเส้นรอบรูปน้อยที่สุด แรงตึงภายในยางรัดมีค่าเท่ากันทุกที่ในยางรัด ดังนั้นในตำแหน่งพัก เราจึงได้ตามทฤษฎีบทของลามีเอ=เอบี,เอบี=เอซี,เอซี=เอ{\displaystyle \angle bcA=\angle acB,\angle caB=\angle baC,\angle abC=\angle cbA}

สามเหลี่ยมabcเป็นสามเหลี่ยมออร์ธิกของสามเหลี่ยมABC

ดังนั้น สามเหลี่ยมที่เล็กที่สุดนี้จึงเป็นสามเหลี่ยมออร์ธิก

ปัญหาของ Fagnano ยังให้เส้นทางที่แสงสามารถสะท้อนภายในสามเหลี่ยมกระจก โดยกลับไปยังตำแหน่งและทิศทางเดิมหลังจากสะท้อนจำนวนจำกัดครั้ง ดังนั้นจึงแก้ปัญหาสำหรับสามเหลี่ยมมุมแหลมในการหาเส้นทางคาบในบิลเลียดสามเหลี่ยมการมีอยู่ของเส้นทางดังกล่าวยังคงเปิดกว้างสำหรับสามเหลี่ยมใดๆ[ 1 ]

การพิสูจน์ในเรขาคณิตสัมบูรณ์

ความน้อยที่สุดของเส้นรอบรูปของสามเหลี่ยมออร์ธิกสามารถพิสูจน์ได้ในการตั้งค่าทั่วไปมากขึ้น นั่นคือเรขาคณิตสัมบูรณ์และแม้แต่การตั้งค่าที่อ่อนกว่า[ 2 ]

ดูเพิ่มเติม

  • ปัญหา TSP (Time for SP)เป็นงานทั่วไปที่มุ่งเยี่ยมชมเซตแต่ละเซตในกลุ่มโดยใช้เส้นทางที่สั้นที่สุด

เอกสารอ้างอิง

  1. Bowman, Joshua (2015), "วิธีที่ลูกบิลเลียดกระดอน", Math Horizons , 22 (3): 18– 22, doi : 10.4169/mathhorizons.22.3.18 , JSTOR 10.4169/mathhorizons.22.3.18 , MR 3313808  
  2. Pambuccian, Victor; Struve, Horst; Struve, Rolf (2025), "การวิเคราะห์อย่างครอบคลุมเกี่ยวกับกรอบสัจพจน์ที่ทฤษฎีบทของ Fagnano ใช้ได้" , Journal of Geometry , 116 : 1– 28, doi : 10.1215/00294527-2017-0019

สรุปเนื้อหา

ข้อมูลสำคัญจากบทความ

ข้อมูลสำคัญเกี่ยวกับ ปัญหาของฟาญาโน

ในทาง เรขาคณิต ปัญหาของฟาญาโน เป็น ปัญหา การหาค่าที่เหมาะสม ที่สุด ซึ่งโจ วันนี ฟาญาโน ได้กล่าวถึงเป็นครั้งแรก ในปี ค.ศ. 1775:

สารละลาย

สามเหลี่ยม ออร์ธิก ซึ่งมีจุดยอดอยู่ที่จุดฐานของ เส้นความสูง ของสามเหลี่ยมที่กำหนดให้ มีเส้นรอบรูปน้อยที่สุดในบรรดาสามเหลี่ยมทั้งหมดที่บรรจุอยู่ในสามเหลี่ยมมุมแหลม ดังนั้นจึงเป็นคำตอบของปัญหาของฟาญาโน การพิสูจน์ดั้งเดิมของฟาญาโนใช้ วิธี แคลคูลัส...

หลักการทางฟิสิกส์

วิธีแก้ปัญหาจากหลักฟิสิกส์พบได้จากการจินตนาการถึงการนำยางรัดที่ปฏิบัติตาม กฎของฮุคมาพัน รอบด้านทั้งสามของกรอบสามเหลี่ยม เอ บี ซี {\displaystyle ABC} เพื่อให้มันสามารถเลื่อนไปมาได้อย่างราบรื่น จากนั้นยางรัดจะอยู่ในตำแหน่งที่พลังงานยืดหยุ่นน้อยที่สุด...

การพิสูจน์ในเรขาคณิตสัมบูรณ์

ความน้อยที่สุดของเส้นรอบรูปของสามเหลี่ยมออร์ธิกสามารถพิสูจน์ได้ในการตั้งค่าทั่วไปมากขึ้น นั่นคือ เรขาคณิตสัมบูรณ์ และแม้แต่การตั้งค่าที่อ่อนกว่า [ 2 ]