Logické hádanky

Zámožný rytíř si postavil vysokou kamennou vež ve tvaru válce o průměru W. Dole si nechal vybudovat vstupní dveře o výšce H. Vzhledem ke své zálibě v turnajích si chtěl ve své věži vystavit co nejdelší dřevec (dlouhá dřevěná tyč).
Když zanedbáme tlouštku tyče, jak dlouhý (maximálně) dřevec se mu podaří dostat dveřmi celý do věže?

Ukázat/skrýt řešení:

Vezměme pevné W a H a sledujme maximální délku tyče v závislosti na úhlu, který svírá se zemí v poloze, kdy se dotýká země (vzdálenost X od vzdálenější stěny věže), horního rámu dveří (ve výšce H nad zemí) a vzdálenější stěny (ve výšce Y nad zemí). Najdeme úhel, při kterém je tato maximální délka nejmenší a to je hledaná délka dřevce, který se nám podaří do věže dostat.
Vyjádřeme maximální délku D jako funkci proměnné A, kde A je tangens úhlu, který svírá tyč se zemí. Dostáváme:
A = Y/X = H/(X-W)
a odtud:
X = H/A + W
Y = A*(H/A + W)
a tedy:
D(A) = odmocnina((H/A + W)^2 + (A*(H/A + W))^2)
Minimum lze vyčíst z grafu a přesně určit pomocí derivace (použil jsem matematický SW):
Amin = (H/W)^(1/3)
D(Amin) = (H^(2/3) + W^(2/3))^(3/2)
a to je hledaný výraz pro maximální délku tyče, která se dá do věže dveřmi dostat.

» Galerie » Logické hádanky