Тема . Геометрия помогает алгебре

Увидеть треугольник

Вспоминай формулы по каждой теме
Решай новые задачи каждый день
Вдумчиво разбирай решения
ШКОЛКОВО.
Готовиться с нами - ЛЕГКО!
Подтемы раздела геометрия помогает алгебре
Решаем задачу:

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 1#95205

Дана система уравнений, описывающая положение и ориентацию исполнительного механизма робота на плоскости вида

(| x= a⋅cos(ϕ )+b⋅cos(ϕ + ϕ )+c ⋅cos(ϕ  +ϕ + ϕ )
{ y = a⋅sin(ϕ1)+b⋅sin(ϕ1+ ϕ2)+ c⋅sin(ϕ1+ ϕ2+ϕ 3)
|(          1        1   2        1   2  3
  γ = ϕ1+ ϕ2+ϕ3

Найдите конфигурацию ( ϕ1,ϕ2,ϕ3  ) для заданного положения и ориентации (x,y,γ)  , а также известных a,b,c  . При каких a,b,c  задача имеет решение?

Источники: Иннополис - 2021, 11.4 (см. dovuz.innopolis.university)

Показать ответ и решение

Изобразим на координатной плоскости трехзвенный манипулятор (звенья длин |a|,|b|,|c|)  , первое звено AB  которого — отрезок с началом в A(0,0)  , а третье — отрезок с концом D(x,y)  . Тогда ϕ1  — угол, образованный первым звеном и осью x,ϕ2  и ϕ3  — углы соответственно между первым и вторым, и вторым и третьим звеньями манипулятора, а γ  — угол между направленным третьим звеном и положительным направлением оси x.

Изобразим окружности ωA  и ωD  с центрами в точках A  и D  и радиусами |a| и |c| соответственно. Вектор −−→
CD  (третье звено манигулятора) образует известный угол γ  — таким образом, точка C  имеет координаты (x− c⋅cosγ;y− c⋅sinγ)  . Изобразим окружность ωC  с центром в точке C  и радиусом |b|.

Количество общих точек окружностей ωA  и ωC  равно количеству решений задачи. Задача не имеет решений, если треугольника (пусть и вырожденного) со сторонами |AC |,|a|,|b| не существует.

Найдем одно из решений задачи. Рассмотрим △ABC (BC  — второе звено манипулятора). В нём

                     ∘-----------------------
|AB |=|a|,|BC |=|b|,|AC|=  (x− c⋅cosγ)2+ (y− c⋅sinγ)2.

Зная стороны треугольника, найдем его углы (используя теоремы синусов и косинусов). Так,

            2     2   2
∠BAC = arccosa-+-|AC|-− b-,
              2|a|⋅|AC|

причём

ϕ = ∠BAC + arctg x−-ccosγ-.
 1             y− c ⋅sin γ

Аналогично,

                      a2-+b2−-|AC-|2-
ϕ2 = π− ∠ABC = π− arccos   2|a|⋅|b|

Наконец, ϕ3 = γ− ϕ1− ϕ2.

Ответ:

Задача имеет решение, когда существует треугольник с длинами сторон a  , b  и c  .

Специальные программы

Все специальные программы

Программа
лояльности v2.0

Приглашай друзей в Школково и получай вознаграждение до 10%!

Крути рулетку
и выигрывай призы!

Крути рулетку и покупай курсы со скидкой, которая привязывается к вашему аккаунту.

Бесплатное онлайн-обучение

Для школьников из приграничных территорий России, проживающих в ДНР, ЛНР, Херсонской, Запорожской, Белгородской, Курской, Брянской областях и Крыму.

Налоговые вычеты

Узнай, как получить налоговый вычет при оплате обучения в «Школково».

Специальное предложение
для учителей

Бесплатный доступ к любому курсу подготовки к ЕГЭ, ОГЭ и олимпиадам от «Школково». Мы с вами делаем общее и важное дело, а потому для нас очень значимо быть чем-то полезными для учителей по всей России!

Вернём деньги за курс
за твою сотку на ЕГЭ

Сдать экзамен на сотку и получить обратно деньги за подготовку теперь вполне реально!

cyberpunkMouse
cyberpunkMouse
Рулетка
Вы можете получить скидку в рулетке!