Blog Μαθηματικών και Εκπαιδευτικών Θεμάτων

Limacon Pascal

Δίδεται κύκλος (O,R)(O,R) και δύο σημεία T και A στην περιφέρεια του κύκλου. Το σημείo T παραμένει σταθερό, ενώ το A κινείται στην περιφέρειά του. Πάνω στην ευθεία TA παίρνω σημείο M έτσι ώστε η απόσταση |AM|=k|\overline{AM}|=k, k∈R>0k\in R_{>0}. Να βρεθεί η καμπύλη που διαγράφει το σημείο M όταν το A διαγράφει την περιφέρεια του κύκλου.

Χωρίς να βλάπτεται η γενικότητα μπορούμε να υποθέσουμε ότι ο κύκλος έχει εξίσωση.

x2+y2=r2,r∈R>0,A=(m,n),M=(x,y)x^2+y^2=r^2,\quad r\in R_{>0},\quad A=(m,n),\quad M=(x,y)

Τα πολυώνυμα υπολογισμού θα είναι τα εξής: $$\begin{array}{lcl}
A\in (O,r),&p1:=&m^2+n^2-r^2\\
M\in TA, &p2:=& y-b-\frac{b-n}{a-m}(x-a)\\
\overline{AM}=k, &p3:=& (x-m)^2+(y-n)^2-k^2
\end{array}$$

Απαλείφουμε τις μεταβλητές m,nm, n από τη λίστα {p1,p2,p3}\{p1,p2,p3\}, με τη συνάρτηση EliminationIdealEliminationIdeal του Maple και θα πάρουμε ένα πολυώνυμο:

y4a2+x4b2+y4b2−2y5b+3y4x2+3x4y2+y6+2y2a2x2+2x2b2y2−2xy4a−−4y3bx2−2y4r2−2y4k2+4r2y3b+4k2y3b−2b2r2y2−2b2k2y2+x6+a2x4−2a2x2r2−2x4r2++4ax3r2−2x4k2+a2r4+a2k4−2k2a2r2+r4x2+k4x2−2k2r2x2−2ar4x−2ak4x−2ax5++4ak2r2x−2r2b2x2+2k2b2x2−2r2b2k2+4yr2bx2+4yk2bx2+4yr2bk2+4y2axk2+4y2axr2++r4b2+k4b2+y2k4+y2r4−2yr4b−2yk4b−4y2x2k2−2y2a2r2−−2y2r2k2+2y2a2k2−4y2x2r2−8yk2bxa−2ybx4−4x3y2a−2a2x2k2+4ax3k2\begin{array}{l}y^4a^2+x^4b^2+y^4b^2-2y^5b+3y^4x^2+3x^4y^2+y^6+2y^2a^2x^2+2x^2b^2y^2-2xy^4a-\\-4y^3bx^2-2y^4r^2-2y^4k^2+4r^2y^3b+4k^2y^3b-2b^2r^2y^2-2b^2k^2y^2+x^6+a^2x^4-2a^2x^2r^2-2x^4r^2+\\+4ax^3r^2 -2x^4k^2+a^2r^4+a^2k^4-2k^2a^2r^2+r^4x^2+k^4x^2-2k^2r^2x^2-2ar^4x-2ak^4x-2ax^5+\\+4ak^2r^2x-2r^2b^2x^2+2k^2b^2x^2- 2r^2b^2k^2+4yr^2bx^2+4yk^2bx^2+4yr^2bk^2+4y^2axk^2+4y^2axr^2+\\+r^4b^2+k^4b^2+y^2k^4+y^2r^4-2yr^4b-2yk^4b-4y^2x^2k^2-2y^2a^2r^2-\\- 2y^2r^2k^2+2y^2a^2k^2-4y^2x^2r^2-8yk^2bxa-2ybx^4-4x^3y^2a-2a^2x^2k^2+4ax^3k^2 \end{array}

Αν εξειδικεύσουμε το πολυώνυμο με τιμές

r:=4,k:=2,a:=0, και b:=4r:=4,\quad k:=2,\quad a:=0,\hbox{ και } b:=4

θα μας δώσει δύο συνιστώσες: $$\underbrace{x^2+12-8y+y^2}_{\mathscr{L}_1}\cdot \underbrace{x^4+2x^2y^2-36x^2+32y-36y^2+y^4+192}_{\mathscr{L}_2}$$

εκ των οποίων η δεύτερη είναι η καμπύλη του Pascal: ℒ1\mathscr{L}_1 και η πρώτη, ένας κύκλος ℒ2\mathscr{L}_2 όταν το σημείο A ταυτιστεί με το σημείο T.

Fediverse reactions

Discover more from Blog Μαθηματικών και Εκπαιδευτικών Θεμάτων

Subscribe now to keep reading and get access to the full archive.

Continue reading