Konveksne množice točk

Konveksne množice točk

Avtor: E-um (vsebinsko), Skupina NAUK (tehnično)

Uvod

Na sliki sta narisana dva lika. Oba sestavlja množica točk v ravnini, katero omejuje sklenjena poligonska črta. V primeru zelenega ta črta seka sama sebe. V primeru modrega poligonska črta sama sebe ne seka. V nadaljevanju se bomo omejili samo na like, ki jih omejuje sklenjena krivulja, ki sama sebe ne seka.

Na slikah spodaj so liki, katere omejujejo sklenjene krivulje. Le te same sebe ne sekajo. Kako bi lahko opisal glavno razliko med prvima dvema in drugima dvema likoma? Opazuj narisani daljici na prvih dveh slikah (katerih podnapis je "nekonveksen lik"). Obe daljici imata krajišči v notranjosti lika, vendar je del daljice v zunanjosti lika.

Opazuj slike

 
Rečemo, da je množica točk konveksna, če je za poljubni točki in iz te množice daljica njena podmnožica.

Preveri

Na sliki je lik in daljica , katere krajišči sta v liku (točki in sta elementa lika), vendar daljica prečka tudi zunanjost lika. Taki množici točk rečemo, da je vbočena (nekonveksna).

Pomikaj točko na sliki. Opazimo lahko, da ni dovolj, da je daljica (na sliki) v celoti v notranjosti lika, da je lik konveksen. To mora veljati za vsako daljico, katere krajišči sta v notranjosti lika.

Aplikacija RiŠ se ni mogla zagnati. Prosim preverite, ali imate v brskalniku namescen program Java 1.4.2 (ali novejsi) (Kliknite tu za namestitev Jave)
Riš datoteka

Konveksnim likom pravimo tudi izbočeni, nekonveksnim pa vbočeni.

Primer iz fizike

Zrcala, ki jih uporabljamo v vsakdanjem življenju so večinoma ravna. Odsev, ki ga vidimo v ravnem zrcalu je prav tako velik kot original. Vemo pa, da se v ravnem zrcalu obrneta leva in desna stran. Če dvignemo levo roko v ogledalu, bo naš odsev dvigoval svojo desno roko. Prav zaradi tega je tudi napis na reševalnih vozilih obrnjen narobe, saj ga voznik na cesti navadno najprej opazi v svojem ogledalu.

Kakšen je pa odsev v ogledalu, če le to ni ravno.

(konvekskonkav.JPG)
Slika v konveksnem in konkavnem zrcalu

Odsevi, ki jih vidimo v konveksnem zrcalu so pomanjšani, v konkavnem pa povečani.

Razmisli

Poskusi ugotoviti katera od ogledal, ki jih uporabljamo v vsakdanjem življenju so konveksna, katera pa konkavna. 1. Ogledalo za nadzor kupcev v trgovini je konveksno.

Napačno. Pravilno.

2. Ogledalo za nego obraza je konveksno.

Napačno. Pravilno.

Preveri

Pravilno

Bravo. Na vsa vprašanja si odgovoril pravilno.

  • Gotovo želimo imeti čim večji pregled nad trgovino.
  • Pri negi obraza želimo določene dele povečati, zato je ogledalo konkavno.

Napačno

Nekateri tvoji odgovori so lahko pravilni, vendar ne vsi. Poskusi še enkrat.

Napačno

Nekateri tvoji odgovori so lahko pravilni, vendar ne vsi. Preberi si rešitev.
1. Ogledalo za nadzor kupcev v trgovini je konveksno.

  • Pravilno.Gotovo želimo imeti čim večji pregled nad trgovino.

2. Ogledalo za nego obraza je konveksno.

  • Napačno. Pri negi obraza želimo določene dele povečati, zato je ogledalo konkavno.

Izbočeno

Odgovori

Kateri izmed znanih likov so konveksni?

1. Trikotnik je konveksen.

Napačno. Pravilno.

2. Krog je konveksen.

Napačno. Pravilno.

3. Petkraka zvezda je konveksna.

Napačno. Pravilno.

4. Zadnji lunin krajec narisan na list papirja je konveksen.

Napačno. Pravilno.

Preveri

Pravilno

Bravo. Na vsa vprašanja si odgovoril pravilno.

Napačno

Nekateri tvoji odgovori so lahko pravilni, vendar ne vsi. Poskusi še enkrat.

Napačno

Nekateri tvoji odgovori so lahko pravilni, vendar ne vsi. Preberi si rešitev.

1. Trikotnik je konveksen.

Pravilno.

2. Krog je konveksen.

Pravilno.

3. Petkraka zvezda je konveksna.

Napačno.

4. Zadnji lunin krajec narisan na list papirja je konveksen.

Napačno.

Konstrukcija konveksne množice točk

Na animaciji opazuj, kako narišemo najmanjšo konveksno množico točk, ki vsebuje eno daljico (na sliki ) in točko (na sliki ), ki ne leži na tej daljici.

Konveksna množica točk, ki vsebuje točki in , mora vsebovati daljico . Prav tako mora konveksna množica točk, ki vsebuje točki in vsebovati tudi daljico . Ker pa želimo narisati konveksno množico točk, morajo biti v tej množici tudi vse točke v notranjosti trikotnika . Izberimo poljubno točko na daljici , označimo jo s . Nato pa izberimo še poljubno točko na daljici , označimo jo s . Tudi daljica mora biti v naši množici, saj sta krajišči daljice v množici. Enako lahko sklepamo za daljico , , ... Vidimo, da morajo biti v naši množici vse točke trikotnika.

Aplikacija RiŠ se ni mogla zagnati. Prosim preverite, ali imate v brskalniku namescen program Java 1.4.2 (ali novejsi) (Kliknite tu za namestitev Jave)
Riš datoteka

Reši nalogo

Nariši najmanjšo konveksno množico točk, ki vsebuje daljici in . Pri tem si pomagaj z gumboma v zgornji vrstici. S prvim gumbom rišemo daljice. Daljico narišemo tako, da kliknemo na gumb za risanje daljice, nato pa narišemo obe krajišči daljice. Z drugim gumbom rišemo večkotnike. Večkotnik narišemo tako, da zaporedoma klikamo na njegova oglišča. Zadnje kliknemo ponovno prvo oglišče. Če želimo, na primer, narisati trikotnik , kliknemo točko , nato , nato in ponovno točko . Ko bo naloga rešena, boš o tem obveščen.

Aplikacija RiŠ se ni mogla zagnati. Prosim preverite, ali imate v brskalniku namescen program Java 1.4.2 (ali novejsi) (Kliknite tu za namestitev Jave)
Riš datoteka

Naloga 1

Katera je najmanjša konveksna množica točk, ki vsebuje dve različni točki (na primer in ).

Preveri

Pravilno

Bravo. Tvoj odgovor je pravilen.

Napačno

Tvoj odgovor je napačen. Poskusi še enkrat.

Naloga 2

Nariši najmanjšo konveksno množico točk, ki vsebuje lik na sliki.

(slika1.PNG)
Rešitev

(slika2.PNG)

Naloga 3

Nariši konveksen in nekonveksen petkotnik. Ali lahko ugotoviš, kdaj je petkotnik konveksen, če poznaš samo velikost njegovih notranjih kotov?

Ena izmed možnih rešitev:

(slika3.PNG)
0%
0%