পাইথাগেরিয়ান উপপাদ্য বনাম হ্যাভারসাইন ফর্মুলার বিভিন্ন স্কেলের গোলকের দূরত্ব পরিমাপের ক্ষেত্রে আনুমানিক ত্রুটিটি কী?


30

অনেক লোক প্রথমে দুটি দ্রাঘিমাংশ / অক্ষাংশ জোড়াগুলির মধ্যে দূরত্ব গণনা করার চেষ্টা করার সময় পাইথাগোরিয়ান উপপাদ্য কোনও উপযুক্ত দূরত্বের ফাংশন হিসাবে কাজ করে কিনা তা জিজ্ঞাসা করে।

লোকেরা প্রায়শই উত্তর দেয় "না, পাইথাগোরিয়ান উপপাদ্য কেবলমাত্র 2 ডি ইউক্লিডিয়ান বিমানে কাজ করে।" কদাচিৎ, লোকেরা পাইথাগোরিয়ান উপপাদ্যটি কতটা অসম্পূর্ণ তার উপর গোলকের স্কেল এবং অবস্থানের প্রভাবের কথা উল্লেখ করে।

প্রাথমিক ধারণাটি খুব ছোট আকারের স্কেলগুলিতে হওয়া, একটি গোলকের পৃষ্ঠতলটি অনেকটা বিমানের মতো দেখায়। খুব বড় আকারের স্কেলগুলিতে, এটি পৃষ্ঠের সাথে আরও বেশি বাঁকানো হয় এবং তাই পাইথাগোরিয়ান উপপাদ্য এবং সঠিক হ্যাভারসাইন সূত্রের মধ্যে পার্থক্য বেশি।

থাম্বের এমন কোনও সূত্র বা নিয়ম জানেন যে কেউ আপনাকে যে দূরত্বের পরিমাপের চেষ্টা করছেন তার স্কেলের উপর ভিত্তি করে দুটি দূরত্বের ব্যবস্থার মধ্যে পার্থক্য বলে?

আমি মনে করি এটি স্পষ্টভাবে থাকা এতে সহায়তা করবে:

  1. পাইথাগোরিয়ান উপপাদ্য কেন নিখুঁত নয় তা ব্যাখ্যা করে; এবং
  2. যারা আরও "রুক্ষ" দূরত্বের সন্ধান করছেন তাদের জানতে দেওয়া যখন পাইথাগোরাস আসলে তাদের উদ্দেশ্যগুলি কার্যকর করবে।

উত্তর:


34

অক্ষাংশ এবং দ্রাঘিমাংশে প্রদত্ত অবস্থানগুলিতে পাইথাগোরীয় সূত্রটি ব্যবহার করা ততটা বোধগম্য নয়, যেমনটি বলুন, একটি বর্গক্ষেত্রের সূত্রটি ব্যবহার করে একটি বৃত্তের ক্ষেত্রফলটি গণনা করুন: যদিও এটি একটি সংখ্যা তৈরি করে, মনে করার কোনও কারণ নেই যে এটি কাজ করা উচিত।

যদিও ছোট আকারের স্কেলগুলিতে কোনও মসৃণ পৃষ্ঠটি বিমানের মতো দেখায়, পাইথাগোরিয়ান সূত্রের যথার্থতা ব্যবহৃত স্থানাঙ্কের উপর নির্ভর করে । যখন এই স্থানাঙ্কগুলি গোলকের (বা উপবৃত্তাকার) অক্ষাংশ এবং দ্রাঘিমাংশ হয়, আমরা এটি আশা করতে পারি

  1. দ্রাঘিমাংশের রেখার সাথে দূরত্বগুলি যুক্তিসঙ্গতভাবে সঠিক হবে।

  2. নিরক্ষীয় অঞ্চল বরাবর দূরত্বগুলি যথাযথভাবে সঠিক হবে।

  3. অক্ষাংশ এবং দ্রাঘিমাংশের পার্থক্যের আনুপাতিক অনুপাতে অন্য সমস্ত দূরত্বগুলি ভুল হবে।

ত্রুটি দূরত্ব গণনার শুরু এবং শেষ পয়েন্টের উপর নির্ভর করে। যাইহোক, গোলক এবং উপবৃত্ত উভয় অক্ষের চারপাশে একটি বৃত্তাকার প্রতিসাম্য রয়েছে বলে ত্রুটিটি কেবলমাত্র দ্রাঘিমাংশের পার্থক্যের উপর নির্ভর করে , সুতরাং এই ত্রুটিটি অধ্যয়ন করার জন্য আমরা পাশাপাশি প্রাইম মেরিডিয়ানে উত্সের অবস্থানটি গ্রহণ করতে পারি। গোলক এবং উপবৃত্ত উভয়ই উত্তর-দক্ষিণে প্রতিবিম্বের অধীনে প্রতিসাম্যযুক্ত হওয়ায় আমাদের কেবল দক্ষিণ গোলার্ধের উত্সের পয়েন্টগুলি অধ্যয়ন করতে হবে। এই জাতীয় যে কোনও পয়েন্টের জন্য আমরা [পাইথাগোরিয়ান গণনা] / [সত্য দূরত্ব] এর সমানুপাতিক ত্রুটির একটি কনট্যুর মানচিত্র আঁকতে পারি।

পাইথাগোরিয়ান সূত্রটি পৃথিবীর গড় ব্যাসার্ধ ব্যবহার করে

Pythagorean distance =  6371000. * Sqrt[dx^2 + dy^2]] * pi / 180 meters

যেখানে dx দ্রাঘিমাংশের মধ্যে পার্থক্য এবং ডাই অক্ষাংশের পার্থক্য, উভয় ডিগ্রীতে in (দ্রাঘিমাংশ মানের মধ্যে পার্থক্য কমে আসে মডিউল 360 সঠিক মূল্য দিতে DX যখন antimeridian পার;। তাই করছেন না কৃত্রিমভাবে বৃহৎ ত্রুটি আমাদের পিথাগোরাস সূত্র নিজেই সম্পর্কে কিছুই বলে যে পরিচয় করিয়ে হবে)

নিম্নলিখিত প্লটগুলি 10 ডিগ্রি বৃদ্ধিতে -70 থেকে 0 অক্ষাংশের জন্য ডাব্লুজিএস 84 এলিপসয়েডের সঠিক দূরত্বের তুলনায় তুলনামূলক ত্রুটি দেখায়। অনুভূমিক স্থানাঙ্কটি দ্রাঘিমাংশের পার্থক্য এবং উল্লম্ব স্থানাঙ্কটি গন্তব্যের অক্ষাংশ। হালকা অঞ্চলে তুলনামূলকভাবে ছোট ত্রুটি রয়েছে: কনট্যুর লাইনগুলি 1, 1.01, 1.02, 1.05, 1.1, 1.2, 1.5, 2, ইত্যাদি এ থাকে ।) লাল বিন্দুগুলি মূল বিন্দুটি দেখায়।

প্লট

উল্লম্ব সাদা ব্যান্ডগুলি প্রত্যাশার (1) সঠিকতার সাক্ষ্য দেয়: দ্রাঘিমাংশের মধ্যে একটি ছোট পার্থক্য থাকলে পাইথাগোরিয়ান দূরত্বগুলি সঠিক হয়। নিম্ন অক্ষাংশে অনুভূমিক সাদা ব্যান্ডগুলি প্রত্যাশা নিশ্চিত করে (2): নিরক্ষীয় অঞ্চলের নিকটে, অনুভূমিক দূরত্বগুলি যথাযথভাবে সঠিক are অন্যথায়, বিস্তীর্ণ অন্ধকার অঞ্চল দ্বারা সাক্ষ্য হিসাবে, অন্য সমস্ত দূরত্বে পাইথাগোরিয়ান সূত্রটি খারাপ।


আমরা সর্বোচ্চের পরিমাণগত অনুমান করতে পারিকাছাকাছি পয়েন্টগুলির জোড়ার জন্য ত্রুটি অর্জিত হয়েছে (একে অপরের কয়েকশ কিলোমিটারের মধ্যে বলা হবে)। স্কেল - ব্যাসার্ধের জন্য উপযুক্ত মান ব্যবহার করে - মেরিডিয়ান বরাবর সত্য কিন্তু অক্ষাংশের একটি বৃত্তের সাথে এটি প্রায় অক্ষাংশের সেকেন্ড দ্বারা ভুল হয়। উদাহরণস্বরূপ, 40 ডিগ্রি অক্ষাংশে সেকেন্ট 1.31, পাইথাগোরিয়ান সূত্রটি বোঝাই পূর্ব-পশ্চিম দিকের প্রায় 31% খুব বড় দূরত্ব দেবে। (এটি উপরের ডান কনট্যুর প্লটটিতে স্পষ্টতই পাওয়া যায় -40 ডিগ্রি অক্ষাংশের উত্সের এক বিন্দুর জন্য, যেখানে অঞ্চলটি তত্ক্ষণাত লাল বিন্দুর পূর্ব-পশ্চিমে 1.2 এবং 1.5 অংশের মধ্যে অবস্থিত।) অন্য সমস্ত দিকের সংক্ষিপ্ত দূরত্ব হবে 0% থেকে 31% এর মধ্যে কিছু পরিমাণে খুব বড়; দীর্ঘ দূরত্ব আরও আরও ভুল হতে পারে (কনট্যুর প্লটগুলি দেখায়)।


1
এগুলির মতো উত্তরের জন্য সত্যই একটি 'প্রিয় উত্তর' কার্যকারিতা থাকা দরকার।
দেবদত্ত টেংশে

2
@ দেবাদত্তা টেংশে: তিনি স্পষ্টভাবে এটিকে বুদ্ধিমান করে তোলার প্রয়োজন: "যেখানে ডিএক্সটি দ্রাঘিমাংশের পার্থক্য (-180 এবং 180 এর মধ্যে প্রকাশিত) এবং ডাই ডিগ্রি উভয়ই অক্ষাংশের পার্থক্য।"
lynxlynxlynx

1
এটি 2, যেহেতু 2 * 179 180 এর চেয়ে বেশি?
lynxlynxlynx

1
@ ভুবার: আমি এটি জানি এবং আপনি এটি জানেন, তবে বেশিরভাগ লোকেরা যারা অন্ধভাবে পাইথাগোরিয়ান / ইউক্লিডিয়ান জ্যামিতিটি ব্যবহার করার চেষ্টা করেন তারা এ সম্পর্কে ভাবেন না বা জানেন না। এই উত্তরটি যদি আপনার উত্তরে উপস্থিত থাকে (আপনি মোড 360 ব্যবহার করা উচিত) এটি সাহায্য করবে।
দেবদত্ত টেংশে

1
@ টুলমেকারস্টেভ এটি ঠিক আছে - আমি প্রায়শই এই সংশোধনটি ব্যবহার করি - তবে আশা করি ব্যবহারকারী তার ব্যবহারকারী এটি বুঝতে পারে এটি একটি সমীকরণ এবং বড় দূরত্ব এবং অন্যান্য কয়েকটি পরিস্থিতিতে এটি চিহ্ন থেকে দূরে থাকতে পারে।
শুক্র

8

আমি "পাইথাগোনীয় দূরত্ব" "ইউক্লিডিয়ান দূরত্ব" হিসাবে ব্যাখ্যা করেছি। তারপরে উত্তরটি একই রকম হয় "একটি বৃত্তের জলের দৈর্ঘ্য এবং বর্ধিত পরিধিগুলির মধ্যে পার্থক্য কী?" ব্যাসার্ধটি আর হওয়া যাক, সাবটেন্ডেড এঙ্গেলটি এ (রেডিয়ানস)।

perimeter = L = A*R
chord = C = 2*sin(A/2)*R
diff = D = L - C
     = (A-2*sin(A/2))*R
     = A^3/24 * R  (for A small)
     = L^3/(24*R^2) (eliminating A)
relative error = D/L
               = (L/R)^2/24

পৃথিবীর জন্য, বিকল্প আর = 6400 কিমি। যাইহোক, এটিকে "গ্রেট সার্কেল দূরত্ব" (এটি কী) কল করুন "Haversine দূরত্ব" নয় (এটি কীভাবে গণনা করা হয়)। (এটি পাইথাগোরিয়ান দূরত্ব এবং ইউক্লিডিয়ান দূরত্বের মধ্যে পার্থক্যের অনুরূপ))


আপনার যুক্তি অনুসরণ করে আপনি আরও বিকল্প এল এবং অনুমান শুধুমাত্র এ প্রয়োজন করতে পারেন
lynxlynxlynx

আপনি যে ভাবটিটি শেষ করেছেন তা কীভাবে ব্যাখ্যা করতে পারেন? কীভাবে এটি এ ^ 3/24 * আর বেরিয়ে এল?
কৌতূহলী

একটি ক্ষুদ্রের জন্য পাপ (A / 2) প্রসারিত করুন, sin (x) = x - x ^ 3/6 ব্যবহার করে এবং আপনি এই ফলাফলটি পান।
সিএফকেকে

5

একটি পূর্ণ এবং কঠোর উত্তরের জন্য উপরে whuber এর উত্তর তাকান । আমি আরও দর্শনীয় এবং মৌলিক উপায়ে উত্তর দিতে যাচ্ছি।

প্ল্যানার / পাইথাগোরিয়ান গণনাগুলি অনুপযুক্ত হওয়ার কারণ হ'ল গণনাগুলি এই সত্যের উপর নির্ভর করে যে আপনি যে গ্রাফে রয়েছেন তা নির্বিশেষে যে কোনও ধাপে এক ধাপ এগিয়ে যাওয়া মাত্রার একটি ধ্রুবক পরিবর্তন।

সরল গ্রাফ

দ্রাঘিমাংশ এই প্রয়োজনীয়তা অনুসারে হয় না। মেরুতে দ্রাঘিমাংশের রেখাগুলি একত্রিত হয়।

গ্লোব রূপান্তর দেখায়

এই কারণেই যখন আমরা প্ল্যানার গ্রাফের বিধি প্রতিবিম্বিত করতে পৃথিবীকে সমতল করি তখন আমরা বিকৃতি পাই।

মার্কেটর অভিক্ষেপ মানচিত্র

যদি আপনি সেই মানচিত্রটি দেখেন তবে মনে হবে গ্রিনল্যান্ড প্রায় আফ্রিকার আকার এবং অ্যান্টার্কটিকার ইউরেশিয়ার আকার প্রায়। অবশ্যই এটি সত্য নয়। গ্রিনল্যান্ড এবং এন্টার্কটিকা উভয়ই অত্যন্ত বিকৃত কারণ তারা দ্রাঘিমাংশ যেখানে দ্রাঘিমাংশ রূপান্তরিত হয় তার কাছাকাছি।

উত্তর গোলার্ধের গ্লোব দর্শন

আপনি দেখতে পাচ্ছেন গ্রিনল্যান্ড মেক্সিকোর প্রায় আকার।

দক্ষিণ গোলার্ধের গ্লোভ ভিউ

এবং অ্যান্টার্কটিকা দক্ষিণ আফ্রিকার আকার (প্রায় দক্ষিণ আফ্রিকা নয়)।

আপনি যেমন ত্রুটিগুলি দেখতে পাচ্ছেন পাইথাগোরিয়ান সূত্রগুলি প্রয়োগ করতে পয়েন্টগুলির মধ্যে দূরত্বের চেয়ে পয়েন্টগুলি কোথায় রয়েছে তার উপর বেশি নির্ভর করে। গুরুত্বপূর্ণ সতর্কতার সাথে যে দীর্ঘ দূরত্বগুলি কোনও ত্রুটি বাড়িয়ে তুলবে। এই কারণেই পরিকল্পনাকারী সমাধানগুলি প্রলুব্ধ করার সময় একটি নিম্ন পছন্দ। বিকৃতিগুলি আপনাকে কামড় দেবে এবং এটি অফসেটের মতো সহজ নয়। ত্রুটিগুলি পৃথিবীকে অনুপযুক্ত নিয়মের সাথে মানিয়ে নেওয়ার ফলস্বরূপ।


আসলে, আপনি যা প্রদর্শন করছেন তা হ'ল ভিন্ন ধরণের ত্রুটি। সঠিকভাবে ব্যবহৃত হয়, পাইথাগোরিয়ান উপপাদ্যটি আপনি যে অক্ষাংশের রেখার সাথে লেন্থের উপর নির্ভর করে দ্রাঘিমাংশের দূরত্ব গণনা করেন, তাই দ্বারা গুণিত হবেcos(lat) । এইভাবে ব্যবহার করা হয়েছে, গোলকগুলির যে কোনও জায়গায় ( ছোট এন বা এস পোল পাস ব্যতীত) ছোট দূরত্বে ত্রুটিগুলি ছোট । আপনি যা দেখছেন তা হ'ল পুরো পৃথিবীর অনুমানের বিকৃতি, যেখানে অনিবার্যভাবে কিছু অঞ্চল বিপুলভাবে বিকৃত। "আপনি যে ত্রুটিগুলি পেয়ে যাবেন .. দূরত্বের চেয়ে .. কোথায় বেশি তার উপর নির্ভর করুন" যদি ব্যবহার হয় তবে এটি সত্য নয় * cos(lat)
টুলমেকারস্টেভ
আমাদের সাইট ব্যবহার করে, আপনি স্বীকার করেছেন যে আপনি আমাদের কুকি নীতি এবং গোপনীয়তা নীতিটি পড়েছেন এবং বুঝতে পেরেছেন ।
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.