ja siten kyseisen symmetriaryhmä on toinen dihedraaliryhmä (D 2 )

Samankaltaiset tiedostot
σ = σ = ( ).

π πρ = ρ, π πρ 3 = ρ 3, πρ 2 πρ = ρ 3 πρ 2 πρ 3 = ρ.

z Im (z +1) 2 = 0. Mitkä muut kompleksitason pisteet toteuttavat tämän yhtälön? ( 1) 0 z ( 1) z ( 1) arg = arg(z 0) arg(z ( 1)), z ( 1) z ( 1)

Diskreetin matematiikan perusteet Laskuharjoitus 5 / vko 41

Kenguru 2012 Student sivu 1 / 8 (lukion 2. ja 3. vuosi)

Algebra I, Harjoitus 6, , Ratkaisut

Kolmion kulmien summa. Maria Sukura

Osoita, että kaikki paraabelit ovat yhdenmuotoisia etsimällä skaalauskuvaus, joka vie paraabelin y = ax 2 paraabelille y = bx 2. VASTAUS: , b = 2 2

Approbatur 3, demo 5, ratkaisut

Symmetrisistä ryhmistä symmetriaryhmiin

HN = {hn h H, n N} on G:n aliryhmä.

Kenguru 2013 Student sivu 1 / 7 (lukion 2. ja 3. vuosi)

102 Käyrä. Piste ( 3,0 ) on käyrällä, jos ja vain jos sen koordinaatit. Siis piste ( 1, 2) Siis piste ( 3,0 ) ei ole käyrällä.

Monikulmiot 1/5 Sisältö ESITIEDOT: kolmio

Dihedraalinen ryhmä Pro gradu Elisa Sonntag Matemaattisten tieteiden laitos Oulun yliopisto 2013

Platonin kappaleet. Avainsanat: geometria, matematiikan historia. Luokkataso: 6-9, lukio. Välineet: Polydron-rakennussarja, kynä, paperia.

Kenguru 2018 Student lukio

! 7! = N! x 8. x x 4 x + 1 = 6.

Kenguru 2019 Student lukio

Lieriö ja särmiö Tarkastellaan pintaa, joka syntyy, kun tasoa T leikkaava suora s liikkuu suuntansa

MS-A0402 Diskreetin matematiikan perusteet

RATKAISUT a + b 2c = a + b 2 ab = ( a ) 2 2 ab + ( b ) 2 = ( a b ) 2 > 0, koska a b oletuksen perusteella. Väite on todistettu.

Toisen asteen käyrät 1/7 Sisältö ESITIEDOT: käyrä, kartio ja lieriö

Avaruusgeometrian perusteita

1 Kompleksiluvut 1. y z = (x, y) Kuva 1: Euklidinen taso R 2

MS-A0401 Diskreetin matematiikan perusteet

Sijoitusmenetelmä Yhtälöpari

a) Mitkä reaaliluvut x toteuttavat yhtälön x 2 = 7? (1 p.) b) Mitkä reaaliluvut x toteuttavat yhtälön 5 4 x

Isometriset kuvaukset

Kenguru Student (lukion 2. ja 3. vuosi) sivu 1 / 6

Yhtälöryhmä matriisimuodossa. MS-A0004/A0006 Matriisilaskenta. Tarkastellaan esimerkkinä lineaarista yhtälöparia. 2x1 x 2 = 1 x 1 + x 2 = 5.


Yhtälöryhmä matriisimuodossa. MS-A0007 Matriisilaskenta. Tarkastellaan esimerkkinä lineaarista yhtälöparia. 2x1 x 2 = 1 x 1 + x 2 = 5.

Tekijä Pitkä matematiikka On osoitettava, että jana DE sivun AB kanssa yhdensuuntainen ja sen pituus on 4 5

Toisin sanoen kyseessä on reaalitason vektoreiden relaatio. v w v =k w jollakink R\{0}.

3 Suorat ja tasot. 3.1 Suora. Tässä luvussa käsitellään avaruuksien R 2 ja R 3 suoria ja tasoja vektoreiden näkökulmasta.

x 5 15 x 25 10x 40 11x x y 36 y sijoitus jompaankumpaan yhtälöön : b)

Solmu 3/2001 Solmu 3/2001. Kevään 2001 ylioppilaskirjoitusten pitkän matematiikan kokeessa oli seuraava tehtävä:

BM20A5800 Funktiot, lineaarialgebra ja vektorit Harjoitus 4, Syksy 2016

Suoran yhtälöt. Suoran ratkaistu ja yleinen muoto: Suoran yhtälö ratkaistussa, eli eksplisiittisessä muodossa, on

MAA15 Vektorilaskennan jatkokurssi, tehtävämoniste

Kartio ja pyramidi

Matriisilaskenta Laskuharjoitus 5 - Ratkaisut / vko 41

Tasokuvioita. Monikulmio: Umpinainen eli suljettu, itseään leikkaamaton murtoviivan rajaama tason osa on monikulmio. B

Vektorien pistetulo on aina reaaliluku. Esimerkiksi vektorien v = (3, 2, 0) ja w = (1, 2, 3) pistetulo on

3 Yhtälöryhmä ja pistetulo


MS-A0003/A0005 Matriisilaskenta Malliratkaisut 5 / vko 48

= = = 1 3.

3.2 Matriisien laskutoimitukset. 3.2 Matriisien laskutoimitukset. 3.2 Matriisien laskutoimitukset. 3.2 Matriisien laskutoimitukset. Olkoot A 2 := AA =

3.1 Lineaarikuvaukset. MS-A0004/A0006 Matriisilaskenta. 3.1 Lineaarikuvaukset. 3.1 Lineaarikuvaukset

Tekijä Pitkä matematiikka b) Kuvasta nähdään, että b = i 4 j. c) Käytetään a- ja b-kohtien tuloksia ja muokataan lauseketta.

Kenguru 2012 Student sivu 1 / 14 (lukion 2. ja 3. vuosi) Ratkaisut.

a b c d

MS-A0004/A0006 Matriisilaskenta

c) Määritä paraabelin yhtälö, kun tiedetään, että sen huippu on y-akselilla korkeudella 6 ja sen nollakohdat ovat x-akselin kohdissa x=-2 ja x=2.

Ratkaisut vuosien tehtäviin

Kenguru 2016 Cadet (8. ja 9. luokka)

y=-3x+2 y=2x-3 y=3x+2 x = = 6

Mikäli huomaat virheen tai on kysyttävää liittyen malleihin, lähetä viesti osoitteeseen

Kenguru 2010 Cadet (8. ja 9. luokka) sivu 1 / 5

z 1+i (a) f (z) = 3z 4 5z 3 + 2z (b) f (z) = z 4z + 1 f (z) = 12z 3 15z 2 + 2

Kuvaus. Määritelmä. LM2, Kesä /160

2) Kaksi lentokonetta lähestyy toisiaan samalla korkeudella kuvan osoittamalla tavalla. Millä korkeudella ja kuinka kaukana toisistaan ne ovat?

Ympyrä 1/6 Sisältö ESITIEDOT: käyrä, kulma, piste, suora

Ryhmäteoreettinen näkökulma Rubikin kuutioon Harjoitus 6, ratkaisuehdotus (5 sivua)

Suorien ja tasojen geometriaa Suorien ja tasojen yhtälöt

y 1 x l 1 1 Kuva 1: Momentti

1. a. Ratkaise yhtälö 8 x 5 4 x + 2 x+2 = 0 b. Määrää joku toisen asteen epäyhtälö, jonka ratkaisu on 2 x 1.

Tampereen yliopisto Tietokonegrafiikka 2013 Tietojenkäsittelytiede Harjoitus

Sini- ja kosinifunktio

Tässä osassa ei käytetä laskinta. Selitä päätelmäsi lyhyesti tai perustele ratkaisusi laskulausekkeella, kuviolla tms.

Pienoismallien rakentaminen Linnanmäen laitteista

y z = (x, y) Kuva 1: Euklidinen taso R 2

Algebra I Matematiikan ja tilastotieteen laitos Ratkaisuehdotuksia harjoituksiin 5 (6 sivua)

Kenguru 2011 Junior (lukion 1. vuosi)

yleisessä muodossa x y ax by c 0. 6p

Johdatus matematiikkaan

Johdatus lukuteoriaan Harjoitus 2 syksy 2008 Eemeli Blåsten. Ratkaisuehdotelma

Tekijäryhmiä varten määritellään aluksi sivuluokat ja normaalit aliryhmät.

1. Tarkastellaan esimerkissä 4.9 esiintynyttä neliön symmetriaryhmää

Paraabeli suuntaisia suoria.

5 Platonin kappaleet ja niiden symmetriaryhmät

Vanhoja koetehtäviä. Analyyttinen geometria 2016

Algebra I Matematiikan ja tilastotieteen laitos Ratkaisuehdoituksia harjoituksiin 8 (7 sivua)

Matemaattisen analyysin tukikurssi

MS-A0003/A0005 Matriisilaskenta Malliratkaisut 4 / vko 47

Koodausteoria, Kesä 2014

Peilaus pisteen ja suoran suhteen Pythonin Turtle moduulilla

Helsingin, Jyväskylän, Oulun, Tampereen ja Turun yliopisto Matematiikan valintakoe klo 10 13

203 Asetetaan neliöt tasoon niin, että niiden keskipisteet yhtyvät ja eräiden sivujen välille muodostuu 45 kulma.

2.1 Yhdenmuotoiset suorakulmaiset kolmiot

keskenään isomorfiset? (Perustele!) Ratkaisu. Ovat. Tämän näkee indeksoimalla kärjet kuvan osoittamalla tavalla: a 1 b 3 a 5

3. Kuvio taitetaan kuutioksi. Mikä on suurin samaa kärkeä ympäröivillä kolmella sivutahkolla olevien lukujen tulo?

a b 1 c b n c n

MATP153 Approbatur 1B Ohjaus 2 Keskiviikko torstai

Hilbertin aksioomat ja tarvittavat määritelmät Tiivistelmä Geometria-luentomonisteesta Heikki Pitkänen

Transkriptio:

APPROBATUR (MATP170) Harjoitus 7, Ratkaisut 1. Kuvaa kirjaimen H smmetriarhmä permutaatioiden avulla ja tee saadulle rhmälle kertotaulu. (Nimeä tätä varten kirjaimesta smmetrian mielessä tärkeitä kohtia numeroilla) Ratkaisu. Numeroidaan kirjaimen H neljä sakaraa kuten kuvassa. Tällöin kirjaimen H smmetriat ovat permutaatiorhmän S alkioita. Toisin sanoen D(H) = {id,(1)(),(1)(),(1)()}. Jos merkitään ρ = (1)() ja σ = (1)() niin 1 ρσ = (1)()(1)() = (1)() ja siten kseisen smmetriarhmä on toinen dihedraalirhmä (D ) D(H) = {id,ρ,σ,ρσ} = D. Kertotaulu tälle tehtiin jo viime demoissa ja se nättää seuraavalta: (HUOM! σρ = ρσ) i ρ σ ρσ i i ρ σ ρσ ρ ρ i ρσ σ σ σ ρσ i ρ ρσ ρσ σ ρ i. Ilmoita permutaatioiden avulla säännöllisen viisikulmion smmetriarhmä. Kirjoita nämä permutaatiot dihedraalirhmänä (ts. hden kierron ja peilauksen tuloina). Ratkaisu. Numeroidaan viisikulmion kärjet numeroilla ja kuvataan kaikki smmetriat viiden alkion permutaatioiden avulla eli rhmän S alkioina. Viisikulmion smmetrioita ovat siis kierrot id,(1),(1),(1),(1) ja peilaukset ()(),(1)(),()(1),()(1),(1)().

1 Olkoon ρ = (1) ja σ = ()(). Näillä merkinnöillä (1)() = (1)()() = ρ σ ()(1) = (1)()() = ρ σ ()(1) = (1)()() = ρσ (1)() = (1)()() = ρ σ ja siten viisikulmion smmetriarhmä on dihedraalirhmä D, niinkuin pitikin olla.. Määritä ja shakkiruudukoiden smmetriarhmät ja vertaa näitä. Nimeä nämä sklisinä-tai dihedraalirhminä. E D C C B A B A Ratkaisu. Annetuilla shakkiruudukoilla on seuraavat smmetriat D( ) = {id,ρ 90 A,ρ 180 A,ρ 70 A,σ B,σ C,σ D,σ E } = D

ja D( ) = {id,ρ 180 A,σ B,σ C } = D. -. Määritä seuraavien tasokärien smmetriarhmät (kuviot jatkuvat samanlaisina koko tasoon) Paraabeli Hperbeli Kosini Kaksoisparaabeli Ratkaisu. Kuvan tasokärillä on seuraavat smmetriat identtisen kuvauksen lisäksi: Paraabeli; peilaus -akselin suhteen (D 1 ) Hperbeli; Kierto 180 astetta pisteen (0,0) suhteen, Peilaus suoran = suhteen ja peilaus suoran = suhteen (D ) Kosinifunktio; Peilaus suorien = nπ, n Z suhteen ja siirto vektorilla (πn, 0), n Z (D ) Kaksoiparaabeli; Kierto 180 astetta pisteen (0,0) suhteen, Peilaukset -ja -akseleiden suhteen (D ) 6. Yhdistä kuution tahkojen keskipisteet janoilla ja piirrä avaruuskappale, jonka särmät ovat täsmälleen nämä janat. Mikä avaruuskappale näin saadaan? Vertaile saadun kappaleen kierto-ja smmetrirhmiä kuution vastaaviin. Todistus. Piirretään kuvio kuution sisälle kuten tehtävänannossa jolloi huomataan, että sinne muodostuu oktaedri eli saannöllinen monitahokas, jonka tahkot ovat tasasivuisia kolmioita ja niitä on 8 kappaletta. Tällä ja kuutiolla on samat kierto-ja smmetriarhmät (luennot), oktaedri on ns. duaalikappale kuutiolle.

7. Määrää tiiliskiven (suorakulmio, jonka erisuuntaiset särmät ovat eripituisia) kiertorhmä ja edelleen koko smmetriarhmä. Ratkaisu. Tiiliskivellä on kiertosmmetriaa sen vastakkaisten tahkojen keskipisteiden kautta kulkevien suorien suhteen 180 astetta ( kpl). Kierrot avaruuslävistäjien tai vastakkaisten särmien keskipisteiden kautta kulkevien suorien suhteen eivät ole smmetrioita (vrt. kuutio). Näin ollen saimme kolme kiertoa, jotka voimme esittää permutaatioiden avulla siten, että ρ 1 = (17)(8)(6)(),ρ = (1)()(7)(68) ja ρ = (1)(8)(6)(7). 6 7 8 1 Näille pätee seuraavat ρ 1,ρ,ρ = id ja ρ 1 ρ = (17)(8)(6)()(1)()(7)(68)= (1)(8)(6)(7) = ρ ρ 1 ρ = (17)(8)(6)()(1)(8)(6)(7)= (1)()(7)(68) = ρ ρ ρ = (1)()(7)(68)(1)(8)(6)(7)= (17)(8)(6)() = ρ 1. Valitsemalla ρ = ρ 1 ja σ = ρ saamme tiiliskiven kiertorhmän muotoon R(Tiili) = {id,ρ,σ,ρσ} = D. Koko smmetriarhmään kuuluu tämän lisäksi vielä peilausta, kpl eri peilauksia pokkileikkaustasojen suhteen ja ksi peilaus keskipisteen suhteen. Olkoot σ eräs näistä, tällöin muut saadaan muodossa ρσ,σσ ja ρσσ. 8. Liimaa kaksi tetraedriä hdestä tahkosta hteen. Määrää saadun avaruuskappaleen kiertorhmä.

Ratkaisu. Otetaan kaksi tetraedriä ja liimataan ne hdestä tahkosta kiinni toisiinsa. Jos tämän havainnollistaminen tuntuu liian hankalalta niin leikkaa seitsemän tasasivuista kolmiota kartongista ja kokoa itsellesi oma tuplatetraedri mitä pöritellä. Nimetään tämän kappaleen kulmat kuten kuvassa numeroilla 1,,, ja. Kappaleella on kiertosmmetriaa pisteiden ja kautta kulkevan suoran suhteen 10 ja 0 asteen kierrot. Huomaan, että 1 tämä suora kulkee väliin jäävän tasasivuisen kolmion keskipisteen kautta. Lisäksi kappalella on kiertosmmetriaa suoran suhteen joka kulkee pisteen 1 ja särmän keskipisteen kautta (180 asteen kierto). Samaan tapaan kiertosmmetriaa on mös pisteen ja särmän 1 keskipisteen kautta kulkevan suoran suhteen 180 asteen kierron ja pisteen ja särmän 1 keskipisteen kautta 180 asteen kierron verran. Yhteensä siis 1 + + = 6 kpl. Huomaa, että tämä on samakuin tasasivuisen kolmion smmetriarhmä eli R(tuplatetraedri) = D. Tämän näkee mös nimeämällä ρ = (1) ja σ = ()(). Tällöin kierto 0 astetta akselin mpäri on (1) = ρ. Kierto 180 astetta pisteen 1 ja särmän keskipisteen kautta kulkevan suoran suhteen on σ, kierto 180 astetta pisteen ja särmän 1 keskipisteen kautta kulkevan suoran suhteen on (1)() = (1)()() = ρσ ja kierto 180 astetta pisteen ja särmän 1 keskipisteen kautta kulkevan suoran suhteen on (1)() = (1)()() = ρ σ. Näillä merkinnöillä siis R(tuplatetraedri) = {id,ρ,ρ,σ,ρσ,ρ σ}. 9. Määrää dihedraalirhmän D kaikkien alkioiden kertaluvut.

Ratkaisu. Dihedraalirhmän D voi kirjoittaa muodossa D = {id,ρ,ρ,σ,ρσ,ρ σ}. Kertaluvut voi laskea suoraan toistamalla samaa kuvausta (kertomalla alkiota itsellään) niin kauan, että saadaan identtinen kuvaus ulos. Tämä kertolaskujen lukumäärä, joka antaa identtisen kuvauksen, on alkion kertaluku. Muista, että ρ = id ja σ = id. Lisäksi tarvitsemme tietoa, että σρ = ρ σ. Alkio Yhtälö Kertaluku id id 1 = id 1 ρ ρ = id ρ (ρ ) = (ρ ) = id σ σ = id ρσ (ρσ) = ρ σ = id ρ σ (ρ σ) = (ρσ) = id 10. Viimeinen arvoitus: Aapo ja Kaapo vasta stävstivät Millan kanssa ja haluaisivat tietää Millan sntmäpäivän. Milla antaa heille 10 vaihtoehtoa: Milla kertoo Aapolle sntmäkuukauden (mutta ei päivää) ja Kaapolle päivämäärän (mutta ei kuukautta). Toukokuu 1 16 19 Kesäkuu 17 18 Heinäkuu 1 16 Elokuu 1 1 17 Tämän jälkeen Aapo sanoo: En tiedä Millan sntmäpäivää, mutta tiedän ettei Kaapokaan tiedä. Tähän Kaapo jatkaa: Aluksi en tiennt mikä Millan sntmäpäivä oli, mutta nt tiedän. Edelleen Aapo jatkaa: Nt mös minä tiedän mikä Millan sntmäpäivä on. Mikä Millan sntmäpäivä on? 1 Ratkaisu. Aapon kommentin En tiedä Millan sntmäpäivää, mutta tiedän ettei Kaapokaan tiedä perusteella voidaan automaattisesti hlätä ne kuukaudet joissa on vain ksi ksittäinen päivämäärä eli tässä tapauksessa päivämääriä 18 ja 19 vastaavat kuukaudet, toukukuu ja kesäkuu. Kaapon jatkokommentin Aluksi en tiennt mikä Millan sntmäpäivä oli, mutta nt tiedän hänelle ei ole voitu kertoa päivää numero 1 sillä muuten hän ei voisi tietää Millan sntmäpäivää. Ja jos nt edelleen Aapo jatkaa Nt mös minä tiedän mikä Millan sntmäpäivä on joten hänelle kerrottu kuukausi ei voi olla elokuu sillä hänellä olisi edelleen vaihtoehtoa niinpä kuukauden tät olla heinäkuu ja päivämäärän 16. Onko tämä ainut tapa tulkita tehtävä? 1 Tämä arvoitus sai hijattain suurta huomiota sosiaalisessa mediassa, jossa väitettiin kseisen tehtävän olleen alunperin alakoululaisille tarkoitettu. 6