กลับไปหน้าบทความ

อ่าน 3 นาที

ห่วงโซ่ปัปปัส

ใน ทางเรขาคณิต โซ่ ปัปปัส คือวงแหวนของ วงกลมที่ เชื่อมระหว่าง วงกลม สอง วงที่สัมผัสกัน ซึ่ง ปัปปัสแห่งอเล็กซานเดรีย ได้ ศึกษาค้นคว้าในศตวรรษที่ 3 หลัง คริสต์ศักราช

ห่วงโซ่ปัปปัส

โซ่ปัปปัส

ในทางเรขาคณิตโซ่ปัปปัสคือวงแหวนของวงกลมที่ เชื่อมระหว่าง วงกลมสอง วงที่สัมผัสกัน ซึ่ง ปัปปัสแห่งอเล็กซานเดรียได้ ศึกษาค้นคว้าในศตวรรษที่ 3 หลังคริสต์ศักราช

การก่อสร้าง

กำหนดให้วงกลมสองวงคือ C UและC Vโดยที่วงกลมด้านในC Uถูกล้อมรอบด้วยวงกลมด้านนอกC Vและวงกลมทั้งสองสัมผัสกันที่จุดAให้รัศมีของวงกลมทั้งสองเป็นr Uและ r Vตามลำดับ และให้จุดศูนย์กลางของวงกลมทั้งสองเป็นจุดU และ V ตามลำดับ โซ่ปัปปัสประกอบด้วยวงกลมในบริเวณสีเทา ซึ่งสัมผัสภายนอกกับC U (วงกลมด้านใน) และสัมผัสภายในกับC V (วงกลมด้านนอก) ให้รัศมี เส้นผ่านศูนย์กลาง และจุดศูนย์กลางของวงกลมที่ n ในโซ่ปัปปัสเป็นr n , d n และ P nตามลำดับ

โดยทั่วไปแล้ว โซ่ของปัปปัสจะถูกพิจารณาโดยสัมพันธ์กับอาร์เบลอสซึ่ง เป็น รูปสามเหลี่ยมวงกลมที่มีด้านทั้งสามเป็นครึ่งวงกลมของวงกลมสัมผัสสองวงที่กำหนดให้ และของวงกลมในโซ่ที่มีจุดศูนย์กลางอยู่บนเส้นตรงเดียวกันกับวงกลมสองวงที่กำหนดให้

คุณสมบัติ

จุดศูนย์กลางของวงกลม

วงรี

จุดศูนย์กลางของวงกลมทั้งหมดในห่วงโซ่ปัปปัสตั้งอยู่บนวงรี เดียวกัน ด้วยเหตุผลดังต่อไปนี้ ผลรวมของระยะทางจากวงกลมที่n ของห่วงโซ่ปัปปัสไปยังจุดศูนย์กลางU และ Vของวงกลมอาร์เบลอสทั้งสองเท่ากับค่าคงที่

ดังนั้นจุดโฟกัสของวงรีนี้คือU และ Vซึ่งเป็นจุดศูนย์กลางของวงกลมสองวงที่กำหนดรูปทรงอาร์เบลอส จุดเหล่านี้สอดคล้องกับจุดกึ่งกลางของส่วนของเส้นตรงABและACตามลำดับ

พิกัด

ถ้าเช่นนั้น จุดศูนย์กลางของวงกลมที่nในห่วงโซ่คือ:

รัศมีของวงกลม

ถ้าเช่นนั้น รัศมีของวงกลมที่nในห่วงโซ่นี้คือ:

การกลับด้านของวงกลม

ภายใต้การผกผันเฉพาะจุดหนึ่งที่อยู่ตรงกลางที่Aวงกลมเริ่มต้นทั้งสี่ของโซ่ Pappus จะถูกแปลงเป็นวงกลมขนาดเท่ากันสี่วงที่ซ้อนกันอยู่ระหว่างเส้นขนานสองเส้น ซึ่งอธิบายสูตรความสูงh n = nd nและข้อเท็จจริงที่ว่าจุดสัมผัสเดิมอยู่บนวงกลมเดียวกัน

ความสูงh nของจุดศูนย์กลางของวงกลมที่n เหนือเส้นผ่านศูนย์กลางฐานACBเท่ากับnเท่าของ d n [ 1 ] สามารถแสดงได้โดยการกลับวงกลมที่มีจุดศูนย์กลางอยู่ที่จุดสัมผัสAวงกลมที่กลับจะถูกเลือกให้ตัดกับ วงกลม ที่n ในแนวตั้ง ฉาก เพื่อให้วงกลมที่n ถูก แปลงเป็นวงกลมของตัวเอง วงกลมอาร์เบลอสสองวงC UและC Vจะถูกแปลงเป็นเส้นขนานที่สัมผัสและประกบ วงกลมที่ n ดังนั้น วงกลมอื่นๆ ของโซ่ปั ปัสจึงถูกแปลงเป็นวงกลมประกบที่คล้ายกันที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางเท่ากัน วงกลมเริ่มต้นC 0และวงกลมสุดท้ายC nแต่ละวงมีส่วนร่วม1/2d n มีส่วนช่วย ต่อ ความสูง h nในขณะที่วงกลม C 1ถึง C n −1แต่ละวงมีส่วนช่วย d n เมื่อรวมส่วนช่วยเหล่านี้เข้าด้วยกัน จะได้สมการ h n = nd n

สามารถใช้การผกผันแบบเดียวกันนี้เพื่อแสดงให้เห็นว่าจุดที่วงกลมในสายโซ่ปัปปัสสัมผัสกันนั้นอยู่บนวงกลมเดียวกัน ดังที่กล่าวไว้ข้างต้นการผกผันที่จุดAจะเปลี่ยนวงกลมอาร์เบลอสC U , C Vให้กลายเป็นเส้นขนานสองเส้น และวงกลมในสายโซ่ปัปปัสให้กลายเป็นวงกลมขนาดเท่ากันเรียงซ้อนกันอยู่ระหว่างเส้นขนานทั้งสอง ดังนั้น จุดสัมผัสระหว่างวงกลมที่แปลงแล้วจะอยู่บนเส้นตรงที่อยู่กึ่งกลางระหว่างเส้นขนานทั้งสอง เมื่อยกเลิกการผกผันในวงกลม เส้นของจุดสัมผัสนี้จะถูกแปลงกลับเป็นวงกลมอีกครั้ง

โซ่สไตเนอร์

ด้วยคุณสมบัติที่ว่าจุดศูนย์กลางอยู่บนวงรีและจุดสัมผัสอยู่บนวงกลม ทำให้โซ่ปัปปัสคล้ายคลึงกับโซ่สไตเนอร์ซึ่งมีวงกลมจำนวนจำกัดที่สัมผัสกับวงกลมสองวง

บรรณานุกรม

  • Ogilvy, CS (1990). ทัศนศึกษาทางเรขาคณิต . โดเวอร์. หน้า  54–55 . ISBN 0-486-26530-7.
  • Bankoff, L. (1981). "Pappus ทำได้อย่างไร?". ใน Klarner, DA (บรรณาธิการ). The Mathematical Gardner . บอสตัน: Prindle, Weber, & Schmidt. หน้า  112–118 .
  • จอห์นสัน, อาร์.เอ. (1960). เรขาคณิตยุคลิดขั้นสูง: ตำราเบื้องต้นเกี่ยวกับเรขาคณิตของสามเหลี่ยมและวงกลม (พิมพ์ซ้ำจากฉบับปี 1929 โดยสำนักพิมพ์ Houghton Mifflin). นิวยอร์ก: สำนักพิมพ์ Dover. หน้า  116–117 . ISBN 978-0-486-46237-0.{{cite book}}:ปัญหาความไม่เข้ากันของหมายเลข ISBN / วันที่ ( ขอความช่วยเหลือ )
  • เวลส์, ดี. (1991). พจนานุกรมเรขาคณิตที่น่าสนใจและแปลกใหม่ของเพนกวิน . นิวยอร์ก: สำนักพิมพ์เพนกวิน. หน้า  5–6 . ISBN 0-14-011813-6.
  • Floer van Lamoen และ Eric W. Weisstein. "Pappus Chain" . MathWorld .
  • แทน, สตีเฟน. "อาร์เบลอส" .
ดึงข้อมูลมาจาก " https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Pappus_chain&oldid=1342784629 "

สรุปเนื้อหา

ข้อมูลสำคัญจากบทความ

ข้อมูลสำคัญเกี่ยวกับ ห่วงโซ่ปัปปัส

ใน ทางเรขาคณิต โซ่ ปัปปัส คือวงแหวนของ วงกลมที่ เชื่อมระหว่าง วงกลม สอง วงที่สัมผัสกัน ซึ่ง ปัปปัสแห่งอเล็กซานเดรีย ได้ ศึกษาค้นคว้าในศตวรรษที่ 3 หลัง คริสต์ศักราช

การก่อสร้าง

กำหนดให้วงกลมสองวง คือ C U และ C V โดยที่วงกลมด้านใน C U ถูกล้อมรอบด้วยวงกลมด้านนอก C V และวงกลมทั้งสองสัมผัสกันที่จุด A ให้รัศมีของวงกลมทั้งสองเป็น r U และ r V ตามลำดับ และให้จุดศูนย์กลางของวงกลมทั้งสองเป็นจุด U และ V ตามลำดับ...

จุดศูนย์กลางของวงกลม

จุดศูนย์กลางของวงกลมทั้งหมดในห่วงโซ่ปัปปัสตั้งอยู่บน วงรี เดียวกัน ด้วยเหตุผลดังต่อไปนี้ ผลรวมของระยะทางจากวงกลมที่ n ของ ห่วงโซ่ปัปปัสไปยังจุดศูนย์กลาง U และ V ของวงกลมอาร์เบลอสทั้งสองเท่ากับค่าคงที่

รัศมีของวงกลม

ถ้าเช่นนั้น รัศมีของวงกลมที่ n ในห่วงโซ่นี้คือ: ร = เอ ซี ¯ เอ บี ¯ , {\displaystyle r={\tfrac {\overline {AC}}{\overline {AB}}},} ร n = ( 1 − ร ) ร 2 [ n 2 ( 1 − ร ) 2 + ร ] {\displaystyle r_{n}={\frac {(1-r)r}{2[n^{2}(1-r)^{2}+r]}}}