2022年2月13日日曜日

ビー玉を収める(2)

 昨日の問題の結果は次の通りで「可能」。


計算で確かめてみよう。


[配列A]縦横に隣り合う4つの円の中心を結ぶと正方形になる配列。ビー玉の直径を1.00cmとすると、ケースの大きさは、縦5.00cm、横8.00cmとなる。

[配列B]隣り合う3つの円の中心を結ぶと正三角形になる配列。同じビー玉なので、縦5個分の長さは5.00cmで変わらないが、横方向については、(√3)/2×8+0.50×2≒0.87×8+1.00=7.96cm となるのでこのケースに収納可能となる。

隙間を上手く使うことで41個のビー玉を収めることができたわけだ。では、それぞれの隙間の合計、また、隙間1個分の大きさはいくらか。


[配列A]全体としては 5.00×8.00ー0.25×3.14×40=8.60cm^2 となり、まだ10個分以上の余裕がある。隙間1個分(4個の円に囲まれた赤い部分)は、1.00ー0.785≒0.21cm^2。 

[配列B]長方形から41個分の円を引くと 約7.82cm^2 となる。隙間1個分(3個の円に囲まれた赤い部分は、1.00×0.87÷2ー0.25×3.14÷2≒0.043cm^2 で、配列Aの隙間の約5分の1になっている。

では、制限のないエリアでの配列Aと配列Bの充填率(平面における円の占める割合)はそれぞれいくらか。
[配列A]円と正方形の比になるので、3.14÷4.00=0.785≒79%。
[配列B]半円と正三角形の比になるので、1.57÷1.73≒0.907≒91%。


では、本日の問題、「ビー玉を収める」問題(2)へ


立方体のケースの中に64個(4×4×4)のビー玉がきれいに収まっている。
このケースの中にあといくつのビー玉を収めることができるだろうか。ちゃんと蓋がしまるように収めること。

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