Кіріспе

Минивер ханымның мәселесі – шеңберлердің ауданына қатысты геометриялық есеп. Ол екі шеңберді, және берілген радиустары бар линзаның екі ішкі бөлігінің қиылысынан пайда болған линзаның ауданы, осы шеңберлердің симметриялық айырмасына (бір шеңберде болған, бірақ екі шеңберде де емес) тең болатындай етіп қалай орналастыру керектігін сұрайды. Бұл мәселе геометрия мен әлеуметтік динамика арасындағы аналогияға байланысты осы атты алған, оны ойдан шығарылған Миссис Минивер кейіпкері "әрбір қарым-қатынасты қиылысатын екі шеңбер ретінде көретінімен" түсіндірген. Оның шешімі трансценденттік теңдеуді қажет етеді.

Шығу тегі

Бұл мәселе Ян Струтердің 1937-1939 жылдар аралығында Лондонның "Таймс" газетінде жарияланған "Ауыл үйіне сапар" атты газет мақалаларының бірінен туындайды, онда оның кейіпкері, Мимивер ханым бейнеленген. Әңгіме бойынша, ол әрбір қарым-қатынасты өзара қиылысатын екі шеңбер ретінде қарастырған. Алғашқы көзқарас бойынша, олардың қиылысқан бөлігі неғұрлым көп болса, қарым-қатынас тағдырлырақ болады деп ойлауға болар, бірақ бұл солай емес. Белгілі бір шектен асып кеткенде кірістің азаю заңы күшіне енеді, және екі тараптың да ортақ өмірді байытуға жететін жеке ресурстары таусылады. Мүмкін, ең жақсы нәтижеге екі сыртқы жарты айдың аудандарының қосындысы ортадағы жапырақ тәрізді бөліктің ауданымен тең болғанда қол жеткізіледі. Теориялық тұрғыда, мұндай жағдайға жету үшін нақты математикалық формула болуы мүмкін, бірақ өмірде олай емес. Луис А. Грэм мен Клифтон Фадиман бұл мәселенің математикалық тұжырымдамасын жасап, оны ойын-сауық математиктерінің арасында кеңінен танымал етті.

Шешім

Мәселені ай шеңберін екі қиылысу нүктесі арасындағы сызық сегменті бойынша екі дөңгелек сегментіне бөліп, дөңгелек сегментінің ауданының формуласын қолданып, қиылысу нүктелері арасындағы қашықтықты айдың талап етілетін жалпы ауданымен байланыстыру арқылы шешуге болады. Бұл қиылысу нүктелері арасындағы қашықтық үшін трансценденттік теңдеу береді, бірақ оны сандық әдіспен шешуге болады. Орталықтары арасындағы қашықтықты анықтауға болатын екі шекті жағдай бар: орталықтар ең алыс болғанда шеңберлердің радиустары тең болады, ал ең жақын болғанда бір шеңбер толығымен екіншісінің ішінде орналасады, бұл радиустардың қатынасы болғанда орын алады. Егер радиустардың қатынасы осы шекті жағдайлардан асып кетсе, шеңберлер мәселенің аудандық шектеуін қанағаттандыра алмайды. Егер екі шеңбердің мөлшері бірдей болса, бұл теңдеулерді біршама жеңілдетуге болады. Екі шеңбер ортасы және екі қиылысу нүктесі арқылы құрылған, қабырғалары радиусқа тең ромбтың шеңбер орталарындағы бұрыш радианға тең болады, ол теңдеуді шешу арқылы табылады, содан олардың орталықтары арасындағы қашықтықтың радиусына қатынасы болады.