Wie berechnet man den durchschnittlichen Abstand?

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Hallo.

The Line wurde wohl so genannt, eben weil die Stadt in einer Linienform gebaut werden soll. Was die Distanz zweier zufällig ausgewählter Punkte auf einer Linie betrifft, so lies mal hier:

probability - Average Distance Between Random Points on a Line Segment - Mathematics Stack Exchange

Bei einem Kreis beträgt die zufällige Distanz hingegen wohl

E(d) = 128r/45π

was sich mit dem Kosinussatz herleiten lassen soll:

E(d) = (1 / (πR²))2 ∫∫∫∫ √(r1^2 + r2^2 - 2r1r2cos(θ1 - θ2)) dr1 dr2 dθ1 dθ2

wobei die Integration von 0 bis R für r1 und r2 und von 0 bis 2π für θ1 und θ2 erfolgt.

calculus - Derivation: Average distance from point to circle - Mathematics Stack Exchange

128r/45π = 2,9
128r = 2,9 * 45π
r = 2,9 * 45π / 128
r ~ 3,2

Wenn wir die 34 km² mal in die Kreisflächen-Formel einsetzen und nach r auflösen:

r² = 34/π 
r = Wurzel(34/π)
r ~ 3,28976

Wenn wir das r von 3,3km in die Distanzgleichung einsetzen:

d = 128*3,3/45π
d ~ 2,988

Wodurch die Diskrepanz von 88 Metern entsteht kann ich nicht beantworten. Entweder ist die Angabe von 2,9km (bewusst) abgerundet oder das Integral bzw. und/oder das Ergebnis des Integrals waren nicht ganz korrekt.

Ich habe weder das Integral aufgestellt, noch habe ich es berechnet, sondern ganz frech kopiert. 😉Allerdings ist es extrem unwahrscheinlich, dass die Formel eigentlich falsch ist und nur rein zufällig ein fast richtiges Ergebnis geliefert hat, daher 🤷‍♂️...

Woher ich das weiß:Studium / Ausbildung – Diplom Wirtschaftsinformatiker
Schachpapa 
Fragesteller
 02.07.2023, 14:02

Danke. Die Herleitung auf der Linie leuchtet sofort ein. Für die Kreisfläche (oder ein Quadrat, Rechteck, ...) brauche ich noch etwas.

Probleme lösen, die man vorher nicht hatte ...

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Schachpapa 
Fragesteller
 02.07.2023, 15:49
@Schachpapa

Wenn man von deiner Referenz ein bisschen weiterspringt, kommt man über dieses: https://math.stackexchange.com/questions/22937/finding-the-mean-distance-between-n-points-evenly-distributed-in-a-disc-of-radiu auf diesen Artikel von der Uni Münster: https://web.archive.org/web/20160804004830/http://www.math.uni-muenster.de/reine/u/burgstal/d18.pdf

Da sind die Zusatzfragen "(oder ein Quadrat, Rechteck, ...)" gleich mit erschlagen.

Ich glaube, ich muss mich einfach damit abfinden, dass mein mathematischer Horizont begrenzt ist :-)

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GuteAntwort2021  02.07.2023, 17:10
@Schachpapa
Ich glaube, ich muss mich einfach damit abfinden, dass mein mathematischer Horizont begrenzt ist :-)

Wessen nicht? 😉

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