Pappus zinciri - Pappus chain

Bir Pappus zinciri

İçinde geometri, Pappus zinciri bir yüzük daireler ikisi arasında teğet daireler tarafından araştırıldı İskenderiye Pappus 3. yüzyılda AD.

İnşaat

Arbelos iki daire ile tanımlanır, C_U ve C_V, noktada teğet olan Bir ve nerede C_U ile çevrilidir C_V. Bu iki dairenin yarıçapları şöyle gösterilsin r_U ve r_Vsırasıyla ve kendi merkezleri puan olsun U ve V. Pappus zinciri, dıştan teğet olan gölgeli gri bölgedeki dairelerden oluşur. C_U (iç daire) ve içten teğet C_V (dış daire). Yarıçapını, çapını ve merkez noktasını n^inci Pappus zincirinin çemberi şu şekilde belirtilmelidir: r_n, d_n ve P_n, sırasıyla.

Özellikleri

Dairelerin merkezleri

Elips

Pappus zincirindeki dairelerin tüm merkezleri ortak bir elips, aşağıdaki nedenden dolayı. Uzaklıkların toplamı n^inci Pappus zincirinin iki merkeze dairesi U ve V arbelos dairelerinin yüzdesi bir sabite eşittir

${ displaystyle { overline { mathbf {P} _ {n} mathbf {U}}} + { overline { mathbf {P} _ {n} mathbf {V}}} = left (r_ { U} + r_ {n} sağ) + left (r_ {V} -r_ {n} sağ) = r_ {U} + r_ {V}}$

Böylece odaklar bu elipsin U ve Varbelos'u tanımlayan iki dairenin merkezleri; bu noktalar çizgi parçalarının orta noktalarına karşılık gelir AB ve AC, sırasıyla.

Koordinatlar

Eğer r = AC/AB, sonra merkezi nzincirdeki daire:

${ displaystyle sol (x_ {n}, y_ {n} sağ) = sol ({ frac {r (1 + r)} {2 [n ^ {2} (1-r) ^ {2} + r]}} ~, ~ { frac {nr (1-r)} {n ^ {2} (1-r) ^ {2} + r}} sağ)}$

Dairelerin yarıçapları

Eğer r = AC/AB, sonra yarıçapı nzincirdeki daire:

${ displaystyle r_ {n} = { frac {(1-r) r} {2 [n ^ {2} (1-r) ^ {2} + r]}}}$

Daire ters çevirme

Merkezlenen belirli bir ters çevirme altında BirPappus zincirinin ilk dört dairesi, iki paralel çizgi arasına sıkıştırılmış dört eşit boyutlu daireden oluşan bir yığına dönüştürülür. Bu yükseklik formülünü açıklar h_n = n d_n ve orijinal teğet noktalarının ortak bir daire üzerinde olması gerçeği.

Yükseklik h_n merkezinde n^inci taban çapının üzerindeki daire ACB eşittir n zamanlar d_n.^[1] Bu, tarafından gösterilebilir bir daire içinde ters çevirmek teğet noktaya ortalanmış Bir. Ters çevirme çemberi kesişecek şekilde seçilir. n^inci dik olarak daire içine alın, böylece n^inci daire kendi haline dönüşür. İki arbelos çemberi, C_U ve C_Vteğet paralel çizgilere dönüştürülür ve n^inci daire; dolayısıyla, Pappus zincirinin diğer çemberleri, aynı çapta benzer şekilde sandviçlenmiş çemberlere dönüşür. İlk daire C₀ ve son daire C_n her katkıda bulunur ½d_n yüksekliğe h_noysa daireler C₁–C_n−1 her katkı d_n. Bu katkıları bir araya toplamak denklemi verir h_n = n d_n.

Aynı ters çevirme, Pappus zincirinin çemberlerinin birbirine teğet olduğu noktaların ortak bir çember üzerinde olduğunu göstermek için kullanılabilir. Yukarıda belirtildiği gibi, ters çevirme noktada ortalanmış Bir arbelos çemberlerini dönüştürür C_U ve C_V iki paralel çizgiye ve Pappus zincirinin dairelerini, iki paralel çizgi arasına sıkıştırılmış eşit büyüklükte dairelerden oluşan bir yığın haline getirin. Bu nedenle, dönüştürülmüş daireler arasındaki teğet noktaları, iki paralel çizginin ortasındaki bir çizgi üzerinde uzanır. Çemberdeki ters çevirme geri alındığında, bu teğet noktalar doğrusu tekrar daireye dönüştürülür.

Steiner zinciri

Bir elips üzerinde merkezlere ve bir daire üzerinde teğetlere sahip olmanın bu özelliklerinde, Pappus zinciri, Steiner zinciri, sonlu sayıda dairenin iki daireye teğet olduğu.

Referanslar

Kaynakça

• Ogilvy, C. S. (1990). Geometride Geziler. Dover. pp.54–55. ISBN  0-486-26530-7.
• Bankoff, L. (1981). "Pappus bunu nasıl yaptı?" Klarner, D.A. (ed.). Matematiksel Gardner. Boston: Prindle, Weber ve Schmidt. s. 112–118.
• Johnson, R.A. (1960). İleri Öklid Geometrisi: Üçgen ve çemberin geometrisi üzerine temel bir inceleme (Houghton Miflin'in 1929 baskısının yeniden basımı). New York: Dover Yayınları. s. 116–117. ISBN  978-0-486-46237-0.
• Wells, D. (1991). Meraklı ve İlginç Geometri Penguen Sözlüğü. New York: Penguin Books. pp.5–6. ISBN  0-14-011813-6.

Dış bağlantılar

• Floer van Lamoen ve Eric W. Weisstein. "Pappus Zinciri". MathWorld.
• Tan, Stephen. "Arbelos".