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# Matemáticas# Combinatoria

La búsqueda de triángulos casi congruentes

Examinando cuántos triángulos casi iguales se pueden formar a partir de un conjunto de puntos.

― 5 minilectura


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Tabla de contenidos

En el mundo de la geometría, los triángulos aparecen en diferentes formas y tamaños. A veces, pueden ser casi iguales en cuanto a sus Ángulos y longitudes de lados, incluso si no son exactamente idénticos. Este artículo investiga una pregunta que se planteó hace un tiempo sobre cuántos triángulos se pueden encontrar que son casi iguales a un triángulo específico, especialmente un tipo especial llamado Triángulo Equilátero.

Contexto

Imagina que tienes una colección de Puntos esparcidos en un plano. La idea es ver cuántos triángulos se pueden formar usando estos puntos que sean similares a un triángulo elegido. Un triángulo se considera casi congruente si se puede formar a partir de algunos de estos puntos y se parece mucho al triángulo original, pero no coincide con sus medidas exactas.

En un concepto clave, los puntos se agrupan alrededor de las esquinas de un triángulo estándar, permitiendo la formación de nuevos triángulos que son similares pero no copias exactas. El objetivo es encontrar el número máximo de tales triángulos a partir de un conjunto dado de puntos.

La Idea Básica

Para averiguar cuántos triángulos se pueden formar, comenzamos con un triángulo específico, al que llamamos el "triángulo objetivo". Este triángulo tiene longitudes de lados y ángulos específicos. Queremos ver cuántos triángulos se pueden hacer con los puntos dados que estén cerca de las dimensiones de nuestro triángulo objetivo.

El proceso implica crear grupos de puntos alrededor de las tres esquinas del triángulo objetivo. Al hacer esto, podemos crear triángulos que comparten algunas propiedades con el triángulo objetivo, como tener los mismos ángulos o longitudes de lados similares.

Cómo se Arreglan los Puntos

Cuando organizamos los puntos, el espaciado es crucial. En un método, los puntos se colocan en tres grupos, uno para cada esquina del triángulo. El tamaño de cada grupo puede influir en cuántos triángulos casi congruentes se pueden formar.

Obteniendo Respuestas

Para muchos tipos de triángulos, especialmente los equiláteros, podemos determinar un número máximo basado en la disposición de los puntos. También hay reglas en geometría que nos ayudan a entender cuántos triángulos pueden aparecer según cómo se configuren los puntos. Por ejemplo, si los puntos están en línea recta, no pueden formar un triángulo.

El problema original planteado por los matemáticos era determinar cuántos triángulos casi congruentes se podían hacer usando un número dado de puntos y si se podría alcanzar un cierto número.

Nuevos Hallazgos

Nuevos hallazgos aclaran que es posible encontrar un número máximo de triángulos que se pueden formar. Estos conocimientos provienen de combinar conceptos de diferentes disciplinas matemáticas, creando una comprensión más sólida de los triángulos y la disposición de los puntos.

Conceptos Relacionados

Cuando los triángulos son similares, comparten la misma forma, pero no necesariamente el mismo tamaño. Esta relación es importante ya que muestra cómo puede haber muchos triángulos que son similares al triángulo original sin ser copias exactas. El concepto de similitud trae interesantes propiedades geométricas, como las proporciones de longitudes de lados y ángulos.

Conexión con la Teoría de la Geometría

Los hallazgos se conectan con teorías más grandes en geometría sobre las disposiciones de puntos. La disposición puede cambiar según el tipo de triángulo, ya sea rectángulo, isósceles o escaleno. Cada tipo tiene diferentes propiedades que influyen en cuántos triángulos se pueden formar.

Ejemplos Prácticos de Disposiciones

Para visualizar esto, considera diferentes configuraciones. Para un triángulo equilátero, si agrupas los puntos muy cerca de cada vértice, puedes formar muchos triángulos similares según cómo elijas pares de puntos. Lo mismo es cierto para otros tipos de triángulos, donde se aplican reglas específicas sobre ángulos y longitudes.

Desafíos en el Estudio de los Triángulos

Aunque muchos principios guían la comprensión de los triángulos, siguen existiendo desafíos. Algunas propiedades no son válidas en todas las disposiciones, y los matemáticos todavía están tratando de descubrir los límites exactos de cuántos triángulos se pueden formar bajo varias condiciones.

Conclusión

La investigación sobre triángulos casi congruentes ilumina las relaciones fundamentales entre puntos, ángulos y dimensiones en geometría. Entender estas relaciones puede llevar a aplicaciones prácticas en campos como la ingeniería, la arquitectura y los gráficos por computadora, donde las propiedades de los triángulos juegan un papel crucial.

El estudio de las configuraciones de puntos y las formaciones de triángulos puede continuar expandiéndose, revelando más sobre la belleza de la geometría y sus infinitas posibilidades. A través de arreglos y observaciones cuidadosas, desbloqueamos el potencial de lo que se puede crear con formas simples como los triángulos en un mundo lleno de complejidad.

Fuente original

Título: Almost Congruent Triangles

Resumen: Almost $50$ years ago Erd\H{o}s and Purdy asked the following question: Given $n$ points in the plane, how many triangles can be approximate congruent to equilateral triangles? They pointed out that by dividing the points evenly into three small clusters built around the three vertices of a fixed equilateral triangle, one gets at least $\left\lfloor \frac{n}{3} \right\rfloor \cdot \left\lfloor \frac{n+1}{3} \right\rfloor \cdot \left\lfloor \frac{n+2}{3} \right\rfloor$ such approximate copies. In this paper we provide a matching upper bound and thereby answer their question. More generally, for every triangle $T$ we determine the maximum number of approximate congruent triangles to $T$ in a point set of size $n$. Parts of our proof are based on hypergraph Tur\'an theory: for each point set in the plane and a triangle $T$, we construct a $3$-uniform hypergraph $\mathcal{H}=\mathcal{H}(T)$, which contains no hypergraph as a subgraph from a family of forbidden hypergraphs $\mathcal{F}=\mathcal{F}(T)$. Our upper bound on the number of edges of $\mathcal{H}$ will determine the maximum number of triangles that are approximate congruent to $T$.

Autores: József Balogh, Felix Christian Clemen, Adrian Dumitrescu

Última actualización: 2023-03-26 00:00:00

Idioma: English

Fuente URL: https://arxiv.org/abs/2303.14663

Fuente PDF: https://arxiv.org/pdf/2303.14663

Licencia: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/

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