找回密码
 快速注册
搜索
查看: 95|回复: 3

[几何] 笛卡尔卵形线问题

[复制链接]

68

主题

434

回帖

4269

积分

积分
4269

显示全部楼层

hejoseph 发表于 2024-5-11 14:37 |阅读模式
点A、B为已知点,a、k为大于零的常数,满足PA+kPB=a的点P的轨迹就称为笛卡尔卵形线。卵形线去根号化为整式方程后变为一个四次方程,这个四次方程的图像如下图一般是两个互相独立的封闭曲线,有可能内外封闭曲线都是凸的,也有可能外封闭曲线有一部分凹进去,也有可能有一个公共点,那么在什么条件下才会出现上述的三种情形?原始定义的笛卡尔卵形线是否为内部封闭曲线?
1.png

68

主题

434

回帖

4269

积分

积分
4269

显示全部楼层

 楼主| hejoseph 发表于 2024-5-13 15:34
本帖最后由 hejoseph 于 2024-5-13 16:08 编辑 初步结果:按照椭圆的变设法,如果点 $A$、$B$ 的坐标分别为  $(-c,0)$、$(c,0)$,且 $PA+kPB=2a$,其中 $a$、$c$、$k$ 为正数,那么变为整式方程后为
\[
((1-k^2)(x^2+y^2+c^2)-2c(1+k^2)x-4a^2)^2=16a^2k^2((x+c)^2+y^2)
\]
这个整式方程当 $k\leqslant |a-c|/c$ 或 $k\geqslant (a+c)/c$ 时内外封闭曲线无凹进去的情形,当 $|a-c|/c<k<(a+c)/k$ 时外封闭曲线有凹进去的情形。当 $a>c$,$k=a/c$ 或 $a=c$,$0<k<1$ 时内外封闭曲线有一个公共点(第一种情况公共点坐标为 $(c,0)$,第二种情况公共点坐标为 $(-c,0)$);当 $a<c$,$k=a/c$ 或 $a=c$,$k>1$ 时内封闭曲线退化成点(第一种情况内封闭曲线退化成点 $(c,0)$,第二种情况封闭曲线退化成 $(-c,0)$ )。

68

主题

434

回帖

4269

积分

积分
4269

显示全部楼层

 楼主| hejoseph 发表于 2024-5-15 13:59
本帖最后由 hejoseph 于 2024-5-15 14:10 编辑 笛卡尔卵形线有个比较奇特的结论,化为整式方程后,外部的封闭曲线就是PA-kPB=2a或PA-kPB=-2a的轨迹,这跟双曲线有很大的区别。
而且如果k<0,PA+kPB=2a变为PA-(-k)PB=2a,PA-kPB=2a变为PA+(-k)PB=2a,这些都是k>0的结果,所以只需要讨论k>0的情形即可。
1.png
2.png
3.png

68

主题

434

回帖

4269

积分

积分
4269

显示全部楼层

 楼主| hejoseph 发表于 2024-5-17 16:20

手机版|悠闲数学娱乐论坛(第3版)

GMT+8, 2025-3-5 07:12

Powered by Discuz!

× 快速回复 返回顶部 返回列表