阿波羅尼奧斯圓族

阿波羅尼奧斯圓族

阿波羅尼奧斯圓族(circles of Apollonius)由複平面上的兩個點確定的一類圓周的總稱。

定義

阿波羅尼奧斯圓族是兩個相關的圓族。第一個圓族的每一個藍色圓與第二個圓族的每一個紅色圓相互正交。這些圓構成了雙極坐標系的基。阿波羅尼奧斯圓是希臘數學家阿波羅尼奧斯(古希臘語: Ἀπολλώνιος) 發現的。

阿波羅尼奧斯圓族 阿波羅尼奧斯圓族

阿波羅尼奧斯圓是線段定義的,標記此線段為 。

第一族(藍色圓)

阿波羅尼奧斯圓族 阿波羅尼奧斯圓族
阿波羅尼奧斯圓族 阿波羅尼奧斯圓族

第一族中的每一個都由一個正實數確定,這些圓定義為滿足下列條件的點的軌跡:

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即到的距離與到的距離之比為.

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當很接近零時,相應的圓會靠近的一側,而對接近的, 相應的圓則靠近的一側。至於當時,該圓會退化為線段之中垂線。

第二族(紅色圓)

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第二族中的每個圓都由角確定, 這些圓定義為滿足下列條件的點的軌跡:

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其中 表示的有向角。

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當取遍 0 到之所有值時,上式生成所有經過和的圓 。

性質

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不一樣圓圈的固定比例必不一樣。圓與圓之間互不同心,互不相交。

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每一個藍圓與每一個紅圓以直角相交,可以簡易地解釋如下:關於一個圓心為點 的圓 ,一族的藍阿波羅尼奧斯圓的反演像,形成了一組同心圓,其圓心在點 。點關於圓的反演是點。同樣的變換把一族的紅圓反演為一組從點放射出來的直線。這樣,反演將雙極坐標變換為極坐標。在極坐標里,每一條徑向線與 圓心為原點的圓圈 以直角相交。由於反演是一個共形變換,所以,每一個藍圓圈與每一個紅圓圈以直角相交 。

圖1 阿波羅尼奧斯圓族 圖1 阿波羅尼奧斯圓族

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