Como fazer uma árvore de Natal se você é um matemático

Feliz Ano Novo 2021 para Habr e Habrazhateli e presente a todos nós esta árvore de Natal Funcional despretensiosa e agradável (fYolka). Neste artigo vou explicar como fazer uma árvore de Natal no monitor em 10 minutos. Vou dedicar meu segundo artigo a como "moldar" um boneco de neve, colocar presentes embaixo da árvore e borrifar neve em cima.





Ideia básica

A figura inteira é um conjunto de funções matemáticas de dois argumentos, x e y. Todos eles são baseados em SDF de uma forma ou de outra . Desmos.com foi usado para desenhar os gráficos .





Funções básicas

Limite zero

x + \ left | x \ right |





Elipse

\ frac {\ left (x-2 \ right) ^ {2}} {3} + \ frac {\ left (y-3 \ right) ^ {2}} {1} = 1

árvore de Natal

Vamos descrever a base da árvore

- \ left (y-13 \ right) -2 \ left | x \ right | = 0

Adicionar ramos

-0,2 \ cos \ left (6,8y \ right) \ left (y-13 \ right) -2 \ left | x \ right | = 0

Traga as pontas dos galhos para o chão

-0,2 \ cos \ left (6,8y + 0,7 \ left | x \ right | \ right) \ left (y-13 \ right) -2 \ left | x \ right | = 0

Limite o abeto de cima

-0,2 \ cos \ left (6,8y + 0,7 \ left | x \ right | \ right) \ left (y-13 \ right) -2 \ left | x \ right | -0,51 \ left (y + \ left | y \ direita | \ direita) = 0

Spruce movido para baixo, isso será corrigido mais tarde





Curso paralelo: limite de baixo

Limitador





2x = 5 \ left (y- \ left | y-2 \ right | \ right)





O resultado desta etapa





-0,2 \ cos \ left (6,8y + 0,7 \ left | x \ right | \ right) -2 \ left | x \ right | +5 \ left (y- \ left | y-2 \ right | \ right) = 0





Nós combinamos

-0,2 \ cos \ left (6,8y + 0,7 \ left | x \ right | \ right) \ left (y-13 \ right) -2 \ left | x \ right | -0,51 \ left (y + \ left | y \ direita | \ direita) +5 \ esquerda (y- \ esquerda | y-2 \ direita | \ direita) = 0

O toque final

2-0,2 \ cos \ left (6,8y + 0,7 \ left | x \ right | \ right) \ left (y-13 \ right) -2 \ left | x \ right | -0,51 \ left (y + \ left | y \ right | \ right) +5 \ left (y- \ left | y-2 \ right | \ right) = 0

Vamos lidar com o tronco

Elipse com cantos mais nítidos

\ 0.1x ^ {10} +30 \ left (y-1 \ right) ^ {10} -1 = 0

Combinando objetos

União, interseção e corte são baseados na operação min (a, b) mais simples. Diferentes operações booleanas são obtidas dependendo dos sinais na frente de a e b.





Folhagem - a (xy), tronco - b (xy)

-a \ le0, b \ le0

O final

\ min \ left (-a, b \ right) \ le0





Todas as fórmulas para incorporar em desmos.com

a = 2-0,2 \ cos \ esquerda (6,8y + 0,7 \ esquerda | x \ direita | \ direita) \ esquerda (y-13 \ direita) -2 \ esquerda | x \ direita | -0,51 \ esquerda (y + \ esquerda | y \ right | \ right) +5 \ left (y- \ left | y-2 \ right | \ right)





b \ = \ 0.1x ^ {10} +30 \ left (y-1 \ right) ^ {10} -1





\ min \ left (-a, \ b \ right) \ le0





Continua...








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