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施泰納鏈


Steiner chain

給定兩個,一個在另一個內部,如果可以在兩個之間的區域內接壤小的相切,使得最後一個與第一個,則這些形成施泰納鏈。

SteinerChainConstruction

構造施泰納鏈的最簡單方法是對一個對稱排列進行反演,該對稱排列在半徑為 n 個圓填充在半徑為 b 的中心圓和半徑為 a 的外同心圓之間 (Wells 1991)。在這種排列中,

 sin(pi/n)=(a-b)/(a+b),
(1)

因此,小圓和大圓的半徑比是

 b/a=(1-sin(pi/n))/(1+sin(pi/n)).
(2)

此外,環中圓的半徑是

 c=1/2(a-b),
(3)

它們的中心位於距離原點

 r=b+c=1/2(a+b)
(4)

距離原點。

要將對稱排列轉換為施泰納鏈,取一個反演中心,該中心距離對稱圖形的中心 d。那麼外圓和中心圓的半徑 a^'b^' 變為

a^'=|a/(d^2-a^2)|=a/(a^2-d^2)
(5)
b^'=|b/(d^2-b^2)|=b/(b^2-d^2),
(6)

分別地。等效地,當兩個原始圓之間的反演距離由下式給出時,就會產生施泰納鏈

delta=2ln[sec(pi/n)+tan(pi/n)]
(7)
=2ln[tan(pi/4+pi/(2n))]
(8)

(Coxeter 和 Greitzer 1967)。

SteinerChainLines

施泰納鏈中圓的中心位於一個橢圓上 (Ogilvy 1990, p. 57)。穿過鏈中相鄰圓的接觸點的切線會交於一點。此外,這也是穿過內圓和外圓接觸點的直線相交於同一點 (Wells 1991, p. 245)。

施泰納閉鏈定理指出,如果從一個起始圓形成施泰納鏈,那麼從任何其他起始圓也會形成施泰納鏈。施泰納鏈也可能在圍繞中心圓迴圈若干圈後閉合,在這種情況下,從任何起始點迴圈相同圈數後也會形成施泰納鏈。


另見

彎曲弓形, 考克斯特的正切圓的對數螺線序列, 六角環, 帕普斯鏈, 七圓定理, 施泰納閉鏈定理

使用 探索

參考文獻

Chuan, J. C. "幾何構造 13。" http://steiner.math.nthu.edu.tw/chuan/gc13/gc-13.html.Coxeter, H. S. M. "球體的互鎖環。" Scripta Math. 18, 113-121, 1952.Coxeter, H. S. M. 幾何學導論,第二版。 紐約: Wiley, p. 87, 1969.Coxeter, H. S. M. 和 Greitzer, S. L. 幾何再探。 華盛頓特區: Math. Assoc. Amer., pp. 124-126, 1967.Forder, H. G. 幾何學,第二版。 倫敦: Hutchinson 大學圖書館, p. 23, 1960.Gardner, M. "數學遊戲:彼此相切的圓的多樣樂趣。" Sci. Amer. 240, 18-28, 1 月. 1979.Johnson, R. A. 現代幾何學:關於三角形和圓幾何學的初等論述。 波士頓, MA: Houghton Mifflin, pp. 113-115, 1929.Ogilvy, C. S. 幾何之旅。 紐約: Dover, pp. 51-54, 1990.Wells, D. 企鵝好奇和有趣的幾何學詞典。 倫敦: Penguin, pp. 120 和 244-245, 1991.

在 中被引用

施泰納鏈

請引用為

Eric W. Weisstein。 “施泰納鏈。” 來自 -- 資源。 https://mathworld.tw/SteinerChain.html

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