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[Risolto] mate 4

  

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Una chiesa di Roma

La Chiesa di Sant'Andrea al Quirinale, costruita su progetto del Bernini tra il 1658 e il 1678, ha pianta ellittica: alle estremità dell'asse minore si trovano l'entrata e l'altare maggiore. In questo disegno della pianta si evidenziano l'ellisse centrale, dove si dispongono i fedeli, e la fascia esterna con le varie cappelle.

a. Scrivi le equazioni (approssimate) delle due ellissi riferite al loro centro. Le due ellissi hanno la stessa
eccentricità?

b. Nello spazio delimitato dall'ellisse centrale, vengono sistemate le sedie per i fedeli in file parallele all'asse
maggiore, in modo che l'asse maggiore tagli esattamente a metà la fila centrale. Supponendo che lo spazio
necessario per ogni sedia sia 60 cm in larghezza e 1 m nella direzione dell'asse minore, valuta quante sedie
sono necessarie a coprire tutta l'ellisse.

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1 Risposta



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A) Ogni ellisse Γ riferita al proprio centro e ai proprii assi di simmetria, orientata in modo da avere i fuochi sull'asse x, ha
* semiassi a > b
* equazione Γ ≡ (x/a)^2 + (y/b)^2 = 1
* semidistanza focale c = √(a^2 - b^2)
* eccentricità e = c/a = √(1 - (b/a)^2)
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Per le ellissi di Sant'Andrea al Quirinale, dove mio figlio Andrea celebrò il proprio matrimonio, tutte le seguenti misure sono in m e m^2.
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A1) Per l'ellisse esterna si ha
* semiassi a = 32/2 = 16; b = 29/2
* equazione Γ1 ≡ (x/16)^2 + (y/(29/2))^2 = 1
* semidistanza focale c = √(16^2 - (29/2)^2) = √183/2
* eccentricità e = c/a = √(1 - ((29/2)/16)^2) = √183/32
---------------
A2) Per l'ellisse interna si ha
* semiassi a = 20/2 = 10; b = 14/2 = 7
* equazione Γ2 ≡ (x/10)^2 + (y/7)^2 = 1
* semidistanza focale c = √(10^2 - 7^2) = √51
* eccentricità e = c/a = √(1 - (7/10)^2) = √51/10
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A3) Conclusione
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A3a) Le equazioni
* Γ1 ≡ (x/16)^2 + (y/(29/2))^2 = 1 ≡ 841*x^2 + 1024*y^2 - 215296 = 0
* Γ2 ≡ (x/10)^2 + (y/7)^2 = 1 ≡ 49*x^2 + 100*y^2 - 4900 = 0
non sono affatto approssimate.
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A3b) Le eccentricità √183/32 ~= 0.4 e √51/10 ~= 0.7 sono nettamente diverse.
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B) Mi pare strano che il risultato atteso non sia multiplo di quattro; stiamo a vedere!
Tanto per farsi un'idea: l'area di uno posto-sedia (in effetti ci sono solo banchi lunghi, e pure pochi!) di 60 × 100 cm (3/5 × 1 m) è di 3/5; quella dell'ellisse interna è π*a*b = 70*π; il rapporto è 70*π/(3/5) ~= 366.5 > 329 atteso.
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Che "l'asse maggiore tagli a metà la fila centrale" vuol dire che le corde da dividere per 3/5 sono quelle alle ordinate y[k] = ± (1/2 + k), con k in [0, 6].
E si devono dividere separatamente, per evitare che i resti si sommino; inoltre le corde y[0] = ± 1/2, che rappresentano entrambe "la fila centrale", si contano una volta sola.
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La lunghezza L(h) della corda individuata da y = h è la differenza fra le ascisse delle intersezioni
* (y = h) & ((x/10)^2 + (y/7)^2 = 1) ≡
≡ P(- (10/7)*√(49 - h^2), h) oppure Q((10/7)*√(49 - h^2), h)
cioè
* L(h) = (20/7)*√(49 - h^2)
in cui si può piazzare un numero di posti-sedia pari a
* s(h) = floor(L(h)/(3/5)) = floor((100/21)*√(49 - h^2))
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Le sette coppie {h, s(h)} sono
* {1/2, 33}, {3/2, 32}, {5/2, 31}, {7/2, 28}, {9/2, 25}, {11/2, 20}, {13/2, 12}
per in numero totale di sedie
* S = 33 + 2*(32 + 32 + 28 + 25 + 20 + 12) = 331 = 329 + 2
CHI SA DOVE L'HO MESSE LE DUE SEDIE SOVRANNUMERARIE! Vedi un po' tu.



Risposta
SOS Matematica

4.6
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