X - Repositories
X - Repositories X - Repositories
1 A^ 552 1V5 VA 'iß 4 BS5 F^ ^^V "^'^^fiS?^^ BrT^^'^StfS ^^ÄI!Z5 ^^if. ^^^^ ^M
- Page 5 and 6: L.^REBOG ANALYTISK PLANGEOMETRI AF
- Page 7 and 8: af saa faa almindelige Principper s
- Page 9 and 10: Side i^ 22. Cirklens Tangent. ()pg.
- Page 11 and 12: Et Punkt paa en ret Linie med given
- Page 13 and 14: (2) AP\BP^m\ dette Forhold er derfo
- Page 15 and 16: (3) eller ifolge (i c) . {3 a) AP\B
- Page 17 and 18: 8 Gennem A og B traekkes som for to
- Page 19 and 20: 10 Hvis man kun kender Koordinatern
- Page 21 and 22: 12 (6) a = ^^-^, ^^^l^-^Il. ^ m —
- Page 23 and 24: 14 Denne almindelige ^ndring kan be
- Page 25 and 26: i6 Lad dernaest x og y, x -\- h og
- Page 27 and 28: i8 Vi vil i det folgende faa Lejlig
- Page 29 and 30: 20 Store Va^rdiery saa at de to Kur
- Page 31 and 32: 22 gennem de to givne Punkter [x^,
- Page 33 and 34: 24 Er det i (lol) givne Punkt derim
- Page 35 and 36: 26 41. I /\ ABC trs^kkes Medianen 6
- Page 37 and 38: 28 44- Find Vinklerne i Trekanten m
- Page 39 and 40: 30 Af (13 c) faas den speciellere S
- Page 41 and 42: da vil Ligningerne for de Linier, d
- Page 43 and 44: 34 Determinantens Raekker i den Ord
- Page 45 and 46: 36 multipliceres nu i (i6a) Element
- Page 47 and 48: 38 En vilkaarlig Linie i det Bundt,
- Page 49 and 50: 40 X ° •/(^> J) ^ ^0 (f - a,) (f
- Page 51 and 52: (19 b) x-^ + y'- + ax -\- by + c =
1 A^<br />
552<br />
1V5<br />
VA<br />
'iß<br />
4<br />
BS5<br />
F^<br />
^^V<br />
"^'^^fiS?^^<br />
BrT^^'^StfS<br />
^^ÄI!Z5<br />
^^if. ^^^^<br />
^M
L.^REBOG<br />
ANALYTISK PLANGEOMETRI<br />
AF<br />
DR. NIELS NIELSEN<br />
DOCENT I REN MATEMATIK VED KJOnENHAVNS UNIVERSITET<br />
MEDLEM AF INDERVISNl NGSINSFKKTIONEN FOR DE L^RDE SKOLER<br />
GYLDENDALSKE BOGHANDEL<br />
NORDISK FORLAG<br />
KJOBENHAVX 1905 KRISTIANIA
TRYKT HOS J. JORGENSEN & Co. (M. A. HANNOVER)
af saa faa almindelige Principper som muligt^). Det er af<br />
denne Grund, at jeg definerer Keglesnittene ved Hjaelp at<br />
Ledelinie og Braendpunkt, hvorved jeg fritages for at gennemfore<br />
flere analoge Bestemmelser af Tangent, Diameter og<br />
Polar. Desuden forekommer det mig, at Undersogelsen af<br />
den ved Ligningen<br />
jj/2 — ^;ir -f- qx'^<br />
definerede Kurve giver Eleven bedre Midier ihaende til Behandling<br />
af andre Kurver, der fremstilles ved Ligninger af<br />
h0Jere Grader, end Tilfasldet er, naar man definerer Keglesnittene<br />
ved deres Braendpunktsegenskaber.<br />
Efter min Opfattelse bor det elementsere Kursus afsluttes<br />
med Diskussionen af den almindelige Ligning af anden Grad<br />
i X og j/, dels for at give Eleven dette Pensum i en virkelig<br />
naturlig Begrsensning, dels for at lette ham Losningen af<br />
forskellige Opgaver, der forer til Keglesnit i mindre simpel<br />
Beliggenhed i Forhold til Koordinatsystemet. Derimod er<br />
jeg, i Henhold til ovenstaaende Bemserkninger, slet ikke gaaet<br />
ind paa Keglesnittenes Definition som Skaeringskurver mellem<br />
Kegle og Plan, saa meget mere som vi jo i den danske Lasrebogsliteratur<br />
besidder udforlige Fremstillinger af dette yEmne.<br />
Det er mig en kaer Pligt at takke Hr. Mag. scient.<br />
C R. Ette for hans fortrseffelige Gennemsyn af Korrekturerne<br />
og Hr. cand. mag. 0, A. Smith for hans Bidrag af smukke<br />
Opgaver til Losning.<br />
Heidelberg, d. 5. August 1905.<br />
Forf.<br />
') Derimod finder jeg det fortr^effeligt, som adskillige Lserere virkelig<br />
gennemforer det, ved Losningen af Opgaver at vise de forskellige Ivlctoders<br />
Fordele og Mangler. Dette Princip har jeg ogsaa antydet i nogle<br />
af Opgaverne til Losning.
INDHOLDSFORTEGNELSE<br />
F0RSTE KAriTEL.<br />
Harmonisk Deling. ^-^^^<br />
§ I. Abscisser. Opg. i —2 i<br />
§ 2. Harmonisk Deling i Forholdet m. Opg. 3—5 3<br />
§ 3. Almindelige Betingelser for harmonisk Deling. Opg. 6—ii 5<br />
§ 4. Konstruktioner ved harmonisk Deling, Opg. 12-—13 7<br />
ANDET KAPITEL.<br />
Koordinater. Kurver.<br />
§ 5. Retvinklede og polaere Koordinater. Opg. 14—20 8<br />
§ 6. Forhold. Trekantens Tyngdepunkt. Opg. 21—22 ii<br />
§ 7. De retvinklede Koordinaters /Endring. Opg. 23 — 25 13<br />
§ 8. Kurver og deres Ligninger. Opg. 26—31 15<br />
§ 9. Kurvers Skoering, Opg. 32—35 18<br />
§<br />
§<br />
000<br />
coo §<br />
§<br />
§<br />
§<br />
§<br />
10.<br />
II.<br />
12.<br />
13.<br />
14.<br />
15.<br />
16.<br />
17.<br />
18.<br />
TREDJE KAPITEL.<br />
Den rette Linie.<br />
Ligningen af forste Grad i x og y. Opg. 36—39 21<br />
To rette Liniers Sksering og Parallelisme. Opg. 40—43 24<br />
Vmklen mellem to rette Linier. Opg. 44—49 26<br />
Normalformen for en Linies Ligning. Opg. 50—53 28<br />
Anvendelser af Xormalformen. Opg. 54—57 31<br />
Trekantens Areal, Tre Punkter i ret Linie. Opg. 58—59 33<br />
Tre rette Linier gennem samme Punkt. Opg. 60—61 34<br />
Liniebundter. Opg. 62—65 37<br />
Lignmger, der er homogene i x og y, Opg. 66—68 39<br />
FJERDE KAPITEL.<br />
Cirklen,<br />
§ 19. Cirklens Ligning i retvinklede og polasre Koordinater. Opg. 69—75 41<br />
§ 20. Cirklen gennem tre givne Punkter, Opg. 76—79 44<br />
§21. Cirkelbundter og Radikalaxe. Opg. 80-86 46
Side<br />
i^ 22. Cirklens Tangent. ()pg. 87—89 50<br />
§ 23, Trekantens firc Roringscirkler 52<br />
i:; 24. Geometriske Steder, Opg. 90—94 53<br />
coo 25.<br />
FEMTE KAPITEL.<br />
Keglesnit med Toppunkt i Begyndelsespunktet.<br />
§ F?ellesligningen for alle Keglesnit. Opg. 95—96 57<br />
§ 26. Forskellige Former af Keglesnit. Opg. 97—98 60<br />
§ 27. Hyperblens Asymptoter. Opg. 99—102 62<br />
§ 28. Diametre, Opg. 103—105 64<br />
§ 29. Tangenten. Opg. 106 66<br />
§ 30. Polaren. Opg. 107 — 110 69<br />
31- Parablens Tangent og Normal. Opg. iii —116 71<br />
§ 32, Geometriske Konstruktioner ved Parablen. Opg. 117—123 .... 74<br />
SJETTE KAPITEL.<br />
Ellipse og Hyperbel.<br />
§ 33- Symmetriaxerne som Koordinataxer. Opg. 124 —128 76<br />
§ 34, Ellipsen som retvinklet Projektion af Cirklen. Opg. 129—132.. 80<br />
§ 35, Den vilkaarlige Hyperbel som Projektion af den ligesidede.<br />
Opg. 133 83<br />
§ 36. Ligningerne for Tangent og Polar. Opg. 134—135 84<br />
§ 37. Tangent og Normal. Opg. 136—138 87<br />
§ 38. Geometriske Konstruktioner ved Ellipse og Hyperbel. Opg. 139 — 145 89<br />
SVVENDE KAPITEL.<br />
Ligningen af anden Grad i 00 og y.<br />
§ 39. To rette Linier. Opg. 146 — 148 91<br />
§ 40. Ellipse eller Hyperbel. Opg. 149 —150 94<br />
§41. Parablen. Opg. 151 —152 97<br />
§ 42, Oversigt over Diskussionen af Ligningen (39). Opg. 153—155, 98<br />
§ 43. Bundter af Keglesnit, Opg. 156—157 100<br />
TILLÄ^:G.<br />
Bemserkninger om Tangentens Ligning 104<br />
Om den kvadratiske Ligning 105
F0RSTE KAPITEL<br />
Harmonisk Deling.<br />
§ I. Abscisser.<br />
Vaeiger vi paa en ret Linie et Punkt 0, Begyndelsespunktet,<br />
som Udgangspunkt, kan vi entydig bestemme et<br />
andet Punkt A paa Linien, naar vi opgiver Liniesegmentet<br />
OA og desuden ved, til hvilken Side det skal afsaettes ud<br />
fra 0.<br />
Denne Bestemmelse af Punkterne bliver overskueligere,<br />
naar vi karakteriserer Afstandene fra 0 til de forskellige<br />
Punkter paa Linien ved at regne dem positive^ naar de skal<br />
afsaettes til den ene Side, og negative, naar de skal afsaettes<br />
til den modsatte Side paa Linien fra 0, Den Side af Linien,<br />
til hvilken de positive Afstande skal afsaettes fra 0, kaldes<br />
Liniens positive Retning, denne karakteriseres ved en Pil;<br />
Liniesegmentet OA, maalt baade i St0rrelse og Fortegn,<br />
kaldes Abscissen til A.<br />
Liniens negative Retning er den modsatte af dens positive.<br />
Naar vi saaledes regner Liniesegmenter med Fortegn, t0r<br />
vi ikke mere naevne deres Endepunkter i en vilkaarlig Orden;<br />
da nemlig AB og BA regnes modsat paa Linien, har man altid<br />
(i) AB = — BA.<br />
Vor Definition af Abscissen til et Punkt forer os imidlertid<br />
til folgende Saetning:<br />
N, Nielsen: Laerebog i analytisk Plangeometri. I
Et Punkt paa en ret Linie med given positiv Retfting og<br />
givet Begyndelsespunkt er entydig bestemt ved sin Abscisse^<br />
ligesom omvendt Punktet entydig bestemmer deiine Abscisse.<br />
Da den rette Linie ved et vilkaarligt af sine Punkter deles<br />
i to fuldstaendig adskilte Dele, maa man med numerisk voxende<br />
Abscisser stedse fjaerne sig mere og mere fra Begyndelsespunktet<br />
0 i Liniens positive eller negative Retning uden<br />
nogensinde mere at kunne vende tilbage til dette Punkt.<br />
Et Punkt, hvis Abscisse numerisk voxer uden Graense,<br />
kaldes uendelig fjcernt.<br />
Begyndelsespunktet 0 har Abscissen NuL<br />
Efter disse indledende Bemaerkninger vil det nu vaere let<br />
at bevise folgende vigtige Saetning:<br />
Betegner A^ B og C tre vilkaarlige Pu7tkter paa samme<br />
rette Linie, haves altid<br />
(la) AB^AC^ CB.<br />
Ved Beviset maa vi betragte tre Tilfaelde:<br />
i^. C falder paa Segmentet AB\ Identiteten (i a) er da<br />
en umiddelbar Folge af et bekendt geometrisk Postulat.<br />
2^. B falder paa Segmentet AC, da faas paa samme<br />
Maade<br />
AC^ CB = AB-{-BC+ CB^AB,<br />
3^. A falder paa Segmentet CB, da faas ligeledes<br />
AC+ CB = AC+ CA +AB=^AB;<br />
dermed er vor Saetning fuldstaendig bevist.<br />
Identiteten (i a) kan uden Vanskelighed generaliseres, idet<br />
man atter under Anvendelse af (i a) kan indskyde et fjerde<br />
Punkt I) mellem C og B, dernaest et femte Punkt E mellem<br />
D og B o. s. V.<br />
Som Anvendelse af (i a) vil vi betragte en i Planen beliggende<br />
brudt Linie A^ A^ .... A^,, hvis Vinkelspidser<br />
vi projicerer paa en i Planen beliggende ret Linie i henholdsvis<br />
A\, A^, . . . ., A^, da udledes af (i a)<br />
(I b) A\ Ar. = A\ A, +A,A, + ....+ A,_, An\<br />
altsaa:
Projiceres de enkelte Segmenter af en brtidt Linie<br />
A^ Ac, . . > . An paa en i dens Plan beliggende ret Linie, er<br />
Sum>nen af de enkelte Projektioner Hg 7ned ProjektioneJi af<br />
det Segment A^ Ar,, der forbinder den brudte Linies to Endepunkter.<br />
Af ovennaevnte almindelige Identitet (i a) udleder man endvidere<br />
folgende mere specielle Saetning:<br />
Af standen fra et Puiikt til et a7idet faas ved at subtrahcre<br />
det ferste Punkts Abscisse fra det sidstes.<br />
Lad nemlig Punkterne A og B have Abscisserne x^ og x>^<br />
altsaa OA = x^ og OB = x^, da faas ifolge (i a)<br />
(i c) AB = AO + OB^x^—x^.<br />
Lad dernaest Midtpunktet JM af ovennaevnte Segment AB<br />
have Abscissen x, da er<br />
hvoraf ifolge (i c)<br />
AM = MB,<br />
-^ —— ^ _— ^ ^ —^^ -^<br />
altsaa<br />
(id)<br />
x^ + x^<br />
x =<br />
og dermed har vi bevist den ny Saetning:<br />
Abscissen til Midtpu7iktet af et Linieseg7ne7it er de7i halve<br />
SuTn af Endepu7tkter7ies Abscisser.<br />
1. Vaeig en Enhed og konstruer de Punkter, hvis Abscisser<br />
er 5, — I og ^(i + ]"^).<br />
2. Endepunkterne af et Segment har Abscisserne —13 og 7;<br />
find Laengden af Segmentet og Abscissen til dets Midtpunkt.<br />
§ 2. Harmonisk Deling i Forholdet /w.<br />
Vi taenker os givet to Punkter A og B med Abscisserne<br />
•^1 og x^\ et tredje Punkt P paa samme rette Linie siges da<br />
at dele Segmentet AB i Forholdet m, naar
(2) AP\BP^m\<br />
dette Forhold er derfor negativt, naar P ligger paa selve<br />
Segmentet AB, ellers positivt.<br />
Betegner a^ Abscissen til P, faas af (2) if0lge (i c)<br />
(2 a)<br />
a. — X.<br />
— ' = m,<br />
cti — x^<br />
a^ =<br />
mx.2 — ^1<br />
;;/ — I<br />
Af Formlerne (2 a) fremgaar det, at Punktet P e7itydig<br />
bestemmer Forholdet w, og omvendt, at Forholdet 7n entydig<br />
bestemmer Punktet P.<br />
For m ^ — I faas af (2 a) % = {x^ -\- x^): 2, saa at P<br />
bliver Midtpunktet af Segmentet AB.<br />
For m ^ i faas a^^ = oc; det tilsvarende Punkt P er derfor<br />
uendelig fjaernt.<br />
Endelig giver m = o og m = 00 henholdsvis a^ = x^,<br />
ag = x^^ saa at P i disse Tilfaelde falder enten i A eller B.<br />
Vi betragter endnu et fjerde Punkt Q med Abscissen ag<br />
paa samme rette Linie som for, saaledes at Q deler Segmentet<br />
AB i Forholdet — m, da erholdes af (2 a), idet m erstattes<br />
med — m,<br />
(2 b) a^ = —~~—i-<br />
De to saaledes bestemte Punkter P og Q siges at dele<br />
Segmentet AB harmonisk i Forholdet w; alle fire Punkter<br />
siges at vaere harmonisk forbu7tdne.<br />
For at undersoge, hvorledes Beliggenheden af /^ og Q<br />
forandres, naar m varierer, tager vi (2 a) og (2 b) sammen og<br />
behover da kun at lade m gennemlobe alle Vaerdier fra<br />
o til + oc.<br />
For m =^ o faas a^ ^ a.^ = x^\ ^ og Q falder derfor<br />
begge i A.<br />
Lader vi dernaest 7n voxe, vil P og Q fjaerne sig fra A,<br />
saaledes at Q bevaeger sig ind paa Segmentet AB, medens<br />
P fjaerner sig fra A til den modsatte Side.<br />
For m = I falder Q i Midtpunktet af AB, medens P er<br />
uendelig fjaernt.
5<br />
Idet ;;/ passerer i, gaar Q over Midtpunktet af AB henimod<br />
B, medens P Springer over paa den anden Side af<br />
Linien og naermer sig B udefra.<br />
For m ^^ oo faas a^ i^ a, = -tro; P og Q falder derfor<br />
begge i B.<br />
Loses endelig Ligningerne (2 a) og (2 b) med Hensyn til<br />
•^1 og x^, og anvendes Identiteterne<br />
(w + i) — {771 — i) = 2, {ßn + l) + {7n — i) = 27n,<br />
giver en simpel Regning<br />
771 + 1 771 -^ l<br />
7n — I ^ ^ 7n — I 2 ' i<br />
(2 c) .^i — ^ X.,<br />
m -{- i " 771 -^ i<br />
771 — 1 ;;/ — 1<br />
hvoraf Saetningen :<br />
Deler P og Q Seg7ne7itet AB har7no7iisk i Forholdet 771,<br />
vil A og B dele Seg7ne7itet PQ harmonisk i Forholdet<br />
{7n + i) : {771 — i).<br />
3. Find Abscisserne til de Punkter, der deler Segmentet<br />
AB harmonisk i Forholdet |, naar A og B har Abscisserne<br />
6 og — 7.<br />
4. Segmentet AB, hvis Endepunkter har Abscisserne 13 og<br />
— 7, deles i tre ligestore Dele; find Abscisserne til de<br />
Punkter, der sammen med ethvert af Delingspunkterne<br />
er harmonisk forbundet med A og B.<br />
5. Abscisserne til tre Punkter A, B og C er henholdsvis<br />
3, — 7 og 8; find Abscissen til det Punkt D, der sammen<br />
med A deler BC harmonisk. I hvilke Forhold deles<br />
BC af A og Z)?<br />
§ 3. Almindelige Betingelser for harmonisk Deling.<br />
Betingelsen for, at to Punktpar A, B med Abscisserne<br />
x^, X2 og P, Q med Abscisserne a^, ag, der alle ligger paa<br />
samme rette Linie, er harmonisk forbundne, kan findes ud<br />
fra Definitionen
(3)<br />
eller ifolge (i c) .<br />
{3 a)<br />
AP\BP= —<br />
«1 — ^1 _<br />
A(J\.bl.<br />
a^ x^<br />
€69 Xi^<br />
hvoraf, idet denne Ligning bringes paa hei Form,<br />
(3 b) 2 (aia2 + x^x,^) = (a^ + a^) {x^ + x^),<br />
hvilket er den nedvendige og tilstrcekkelige Betlngelse for, at<br />
de to Punktpar A, B og P, Q er harmonisk forbundne.<br />
Ligningen (3 b) kan ogsaa findes ved at eliminere m af<br />
(2 a) og (2 b).<br />
Betingelsen (3 b) er anvendelig, hvor Begyndelsespunktet<br />
O end er beliggende paa den rette Linie. I Anvendelserne<br />
har man ret hyppig Brug for en mere speciel Beliggenhed<br />
af (9, nemlig:<br />
lO. 0 er Midtpunktet af AB; da faas x^ = ~ x^, og<br />
(3 b) antager den simplere Form<br />
(3c) x,'- = a,a,, OA^ = OP.OQ\<br />
heraf folger, at Midtpunktet 0 af Segmentet AB altid maa<br />
falde udenfor PQ.<br />
2^. 0 falder i A; her er x^ = o, hvoraf ifolge (3 b)<br />
(3 d) 2aia2 = x^ (a^ + a^),<br />
eller ved Division med Produktet .;r2a^a2<br />
X2 kaldes de7i harmoniske Mellemproportional mellem % og ag.<br />
6. Hvorledes kan man udlede Betingelsen (3 a) af (3 b)?<br />
7. Angiv Betingelsen for, at Rodderne i de to kvadratiske<br />
Ligninger<br />
;ir- + ^;r + ^2 _ Q, X""- -{- CX -{- d- = O<br />
kan vaere Abscisserne til to harmonisk forbundne Punktpar.
8. Find Abscissen til det Punkt, der sammen med 0 deler<br />
AB harmonisk, naar Abscisserne til ^ og -5 er Rodder<br />
i Ligningen<br />
;r2 — 2ax -\- b'- = o.<br />
9. Find Abscisserne til Punkterne A og B, der skal dele<br />
Segmentet CD harmonisk, naar C og D har Abscisserne<br />
2 og —7, medens Midtpunktet af AB har Abscissen 5.<br />
I hvilke Forhold deler A og B Segmentet CD}<br />
IG. Hvilken Betingelse maa Koeßicienterne i Ligningen<br />
x'^ -|- ax"^ -\- dx -{- c = o<br />
tilfredsstille, naar Rodderne skal vaere Abscisser til tre<br />
Punkter, der sammen med 0 danner to harmonisk forbundne<br />
Punktpar?<br />
II. Under hvilken Betingelse kan Rodderne i Ligningen<br />
x^ + ax^ + bx^ -{- ex -{- d — o<br />
vaere Abscisser til fire harmonisk forbundne Punkter?<br />
§ 4. Konstruktioner ved harmonisk Deling.<br />
De i de to foregaaende Paragraffer udviklede Formler<br />
giver et simpelt Middel til Udforelsen af visse fundamentale<br />
Konstruktioner vedrorende harmonisk Deling; vi vil naermere<br />
betragte folgende Opgaver:<br />
i^. Ko7istruer de Pu7tkter P og Q, S0771 deler et givet<br />
Li7tiesegme7it AB harmo7iisk i Forholdet 771.<br />
Gennem A og B traekkes to Paralleler; paa den gennem<br />
B gaaende Linie afsaettes til begge Sider fra B de numerisk<br />
ligestore Segmenter BC og BD\ dernaest afsaettes paa Parallelen<br />
gennem A et Segment AE=^7n,BC', Linierne EC og<br />
ED vil da skaere den givne gennem ^ og ^ i de to Punkter<br />
P og ö. Man faar nemlig<br />
l\AEQ^/\BDQ, l\AEP^l\BCR<br />
2^. Paa en ret Li7tie er der givet Pu7ikterne A, B og P;<br />
ko7istruer Punktet Q, der sammen med P deler AB harinonisk.
8<br />
Gennem A og B traekkes som for to Paralleler, der<br />
skceres af en Linie gennem P i henholdsvis E og C; dernaest<br />
afsaettes paa Linien gennem B Segmentet BD numerisk<br />
lig med BC, men til modsat Side af B. Linien ED vil da<br />
skaere den givne i Punktet Q.<br />
3^. Paa e7t ret Li7iie er der givet Pu7ikter7te M, P og Q;<br />
konstruer de to Punkter A og B, der har M til Midtpu7tkt,<br />
og som deler PQ harmonisk.<br />
Anvendes (3 c), og erindres det, at Tangenten er mellemproportional<br />
mellem hele Sekanten og dens udenfor Cirklen<br />
liggende Stykke, tegnes en vilkaarlig Cirkel gennem P og Q<br />
og Tangenten MN til denne fra M. A og B bestemmes da<br />
som Skaeringspunkter mellem den givne Linie og Cirklen<br />
med M til Centrum og MN til Radius.<br />
12. Konstruer x^ og x^y naar x^ — ;r2 = ^ og x^x^ = b\ hvor<br />
^ og ^ er givne Linier.<br />
13. Konstruer Rodderne i den kvadratiske Ligning<br />
x^ — ax -^ b^ = o,<br />
hvor a og b er givne Linier; Ligningen maa ikke loses.<br />
ANDET KAPITEL.<br />
Koordinater. Kurver.<br />
§ 5. Retvinklede og polaere Koordinater.<br />
For at bestemme Punkterne i en Plan, konstruerer vi i<br />
denne to paa hinanden vinkelrette Linier med Skaeringspunktet<br />
0 og med de positive Retninger x og y, der bestemmes<br />
saaledes, at {xy) = -\-n\2. Planens positive Om-
lobsretning er derfor bestemt ved Opgivelsen af disse to<br />
positive Retninger.<br />
Linierne x og y kaldes henholdsvis Abscisse- og Ordinataxe;<br />
tilsammen danner de et retvinklet Koordinatsystem med<br />
Begyndelsespunktet 0.<br />
Et Punkt 3/ 1 Planen, hvis Projektioner paa Axerne betegnes<br />
med henholdsvis M^ og J/,, vil da vaere e7itydig<br />
bestemt, naar man kender Beliggenheden af disse Projektioner,<br />
eller med andre Ord, naar de to Segmenter OM^ = a<br />
og OM2 = b er givne baade i Storrelse og Fortegn.<br />
Er omvendt M givet i Planen, er baade M^ og M.y og<br />
derfor ogsaa de to Segmenter ^ og ^ entydig bestemte.<br />
OM^ =• a og OM.2 = b kaldes henholdsvis Abscisse og<br />
Ordinat, tilsammen de retvinklede Koordinater, til M\ dette<br />
Punkt betegnes kort ved (^, b).<br />
Begyndelsespunktet O faar derfor Koordinaterne (o, o).<br />
Vi vil dernaest betragte to Punkter i Planen M [x^, y^)<br />
og N [x^, y^)\ den positive Retning af Linien gennem MN<br />
betegnes ved /, og endvidere saettes<br />
(5) JAV-r, [xl) = v.<br />
Projiceres M og N paa Abscisse- og Ordinataxe i henholdsvis<br />
M^, N^ og M^y No, haves ifolge (i c)<br />
(5 a) J/^A; = x.^ — x^, M^N^ = 72 — J'i,<br />
medens den saedvanlige Projektionssaetning giver<br />
(5 b) -^^A-^i = ^ ^^^ ^' M.uVo = ^ sin v,<br />
hvoraf ved Sammenligning med (5 a)<br />
(5 c) X2 — x^ = r cos Vy y.2 —y^ = r sin v.<br />
Kvadreres og adderes disse to Ligninger, faas dernaest<br />
(5d) r= ±lK--^i)-^ + (j2-Ji)^<br />
og ved Division af de samme Ligninger<br />
j'2 — yi<br />
(Se) tgt; = •^2 — -n
10<br />
Hvis man kun kender Koordinaterne til M og N, kan<br />
Formlerne (5 d) og (5 e) ikke entydig bestemme r og v, idet<br />
Fortegnet for r er ubestemt, medens v kun er bestemt paa<br />
et Multiplum af n naer; dette haenger sammen med, at den<br />
positive Retning / ikke er opgivet.<br />
Kendes derimod tiUige /, kan Fortegnet for r strax bestemmes,<br />
hvbrefter Ligningerne (5 c) da angiver den Kvadrant,<br />
hvori V er beliggende, saaledes at denne Vinkel er bestemt<br />
paa et Multiplum af 2JT naer.<br />
Af Grunde, som vi skal laere at kende i § 10, kaldes<br />
igv Retningskoefficienten til Linien gennem M og N\ (5 e)<br />
giver da Saetningen:<br />
Retni7igskoefficie7ite7i til Linie7i ge7tne7fi to ^ Pu7ikter er<br />
Kvotienten melle77t Differe7iser7ie af Punkter7ies Ordinater og<br />
Abscisser.<br />
En anden Bestemmelse af Planens Punkter faas ved Hjaelp<br />
af de saakaldte polcEre Koordinater.<br />
Vaeiges nemlig et fast Punkt P og gennem dette en fast<br />
Linie med den positive Retning /, vil ethvert Punkt i Planen<br />
va^re entydig bestemt, naar man kender Afstanden PM = p<br />
og Vinklen 0 fra / til den positive Retning af PM.<br />
Er omvendt Punktet M givet, faas derimod to Bestemmelser<br />
af p og 0, saaledes som det tydelig fremgaar af<br />
Formlerne (5 d) og (5e); hvis det ene Säet Koordinater til<br />
M er p og 0, bliver det andet — p og 0 + JT.<br />
Afsta7iden p og Vi7ikle7i 0 kaldes de pole^re Koordi7iater<br />
til M med P som Pol og l sojn Polaraxe; p er Radiusvektor<br />
og 0 Amplitude7i til M.<br />
Lad os nu sammen med det polaere Koordinatsystem i<br />
samme Plan betragte et retvinklet, i hvilket Polen P er<br />
[x^, y^), medens / er parallel med ;i:-Axen, saaledes at<br />
i^xl) = 2pn] lad endvidere Punktet {x, y) have de polaere<br />
Koordinater p og 0, da faas ifolge (5 c)<br />
(5 f) x=^ x^-\-pcos(d, y =y^ +p sin 0;<br />
disse Formler kan tjene til Overgang fra det ene af de to<br />
ovennaevnte Koordinatsystemer til det andet.
II<br />
14- Segmentet AB, hvis Endepunkter har Abscisserne 5 og<br />
— II, danner en Vinkel paa 60^ med Abscisseaxen;<br />
find Laengden af AB.<br />
15. Af to Punkter paa Linien gennem (3,4) og (5,1) har<br />
det ene Abscissen 5, det andet Ordinaten —3; find<br />
Ordinat og Abscisse til disse Punkter.<br />
16. Find Laengderne af Sider og Medianer i Trekanten med<br />
Vinkelspidserne (3,41 (1,3) og (2,2).<br />
17. Bevis, at den Linie, der forbinder Midtpunkterne af de<br />
to Sider i en Trekant, er parallel med den tredje Side<br />
og halvt saa stör som denne.<br />
18. For enhver Trekant skal man med de saedvanlige Betegnelser<br />
bevise Formlen a- + /;- = 277/^'- 4- ^c-, (Uden<br />
at indskraenke Bevisets Almengyldighed, kan man laegge<br />
Koordinatsystemet, saa at Trekanten faar X^inkelspidserne<br />
(o, o), (a, o) og (|3, Y); derved lettes Regningerne betydelig.)<br />
19. Find de polaere Koordinater til (5,7), naar (— 1,3)<br />
tages til Pol, og Polaraxen danner Vinklen z' med;r-Axen,<br />
saaledes at cos v = 0,8.<br />
20. Bestem det polaere Koordinatsystem, i hvilket (3,7) har<br />
Koordinaterne p = i, 0 = 30*^.<br />
§ 6. Forhold. Trekantens Tyngdepunkt.<br />
De i §§ 2 og 3 udviklede Formler kan umiddelbart overfores<br />
til Punkter paa en vilkaarlig ret Linie i en Plan med<br />
et retvinklet Koordinatsystem; kun maa vi da erindre, at vi<br />
her stedse faar Formelpar svarende til hver enkelt af de<br />
tidligere udviklede Formler.<br />
Soger vi saaledes Koordinaterne (a, |3) til det Punkt P, der<br />
deler Segmentet AB med Endepunkterne [x^, y^) og [x^, y^)<br />
i Forholdet w, projiceres de tre Punkter paa Abscisse- og<br />
Ordinataxe i henholdsvis A^, B^, P^ og A^, B.,. Py- Det er<br />
da aabenbart, at /\ og P^ ogsaa maa dele Segmenterne A^B^<br />
og AoB.y i Forholdet w; derved faas ifolge (2 a)
12<br />
(6) a = ^^-^, ^^^l^-^Il.<br />
^ m — i 7n — I<br />
Omvendt maa det ved (6) bestemte Punkt (a, ß) ligge<br />
paa Linien gennem y^ og ^ og derfor dele Segmentet AB<br />
i Forholdet ;;/; ti man finder af (6)<br />
(6a) a — x^= ^ ~ i ' (^2 — ^i\ ß —yi = ^ZTl' (-^2 ~Ii\<br />
saa at Liniesegmenterne PA og PB, der har Punktet A<br />
faelles, tillige faar samme Retningskoefficient.<br />
Skal dernaest de to Punktpar A, B med Koordinaterne<br />
(•^1. ;'i)> (^2> y^ og P, Q med Koordinaterne (a^, ßi), (a2, ßa)<br />
vaere harmonisk forbundne, faas paa samme Maade som for,<br />
ifolge (3 b), de to Betingelser<br />
^ ' y 2{^i^2+yiy2) = {^i + ^2){yi+y2)'<br />
Er omvendt disse to Betingelser opfyldte, vil de fire<br />
Punkter A, B, P og Q ogsaa vaere harmonisk forbundne og<br />
derfor ligge i samme rette Linie, naar blot tre af dem har<br />
denne sidste Egenskab.<br />
Opgives nemlig Koordinaterne til tre af disse Punkter,<br />
f. Ex. {x^, jj, [x^, Ja) og («1, ßi), saaledes at<br />
BP a^—x^ ßi—J^2<br />
og bestemmes derpaa det fjerde Punkt ö («2. ß2) ved Hjailp<br />
af Ligningerne (6 b), saa haves, idet Betingelserne (3 a) og (3 b)<br />
er identiske,<br />
«2 — ^1 ^ ß2—7i ^ _<br />
«2—^2 ß2—J2 ^'<br />
og dermed er vor Paastand bevist.<br />
Er det derimod paa Forhaand givet, at de fire ovennaevnte<br />
Punkter ligger i .samme rette Linie, behover man kun at<br />
anvende en af Ligningerne (6 b).<br />
Ved Undersogelser af denne Art traeder Fordelen ved de<br />
polaere Koordinater klart frem. Laegges nemlig Polen i den
13<br />
rette Linie, hvorom' Talen er, behover man kun at indfore<br />
de fire Radiivektorer i Stedet for de fire Säet retvinklede<br />
Koordinater. De polaere Koordinater saetter os derfor i<br />
Stand til at behandle Punkter paa en vilkaarlig ret Linie<br />
med samme Lethed som Punkterne paa en af det retvinklede<br />
Koordinatsystems Axer.<br />
Som en anden Anvendelse af (6) vil vi finde Tyngdepunktet<br />
T i en Trekant med Vinkelspidserne {x^, y^, (.r.,, jo)<br />
og (^3> yz)^<br />
Er il/Midtpunktet af Siden gennem [x^, ji'2) (^3, y^, medens<br />
A er den modstaaende Vinkelspids, faar M Koordinaterne<br />
[(x^ + x^ : 2, (j'.> -j-J3): 2), medens T deler Segmentet AM i<br />
Forholdet —2; derved erholdes, ifolge (6), Saetningen:<br />
TyngdepU7iktet 2 e7i Trekant 77ied Vinkelspidserne [x^. y^],<br />
(^2. y-l) og {X^y J3) ^^<br />
(6c) fe + ^- + -^, yi±yi±ih.<br />
21. Siderne i en Trekant med Vinkelspidserne (7,1), (5,3) og<br />
(17,5) deles i Forholdene — i, — 2 og — 3; find Tyngdepunktet<br />
i den Trekant, der har sine Vinkelspidser i<br />
Delingspunkterne.<br />
22. I hvert af de 7i Punkter med Koordinaterne {x^, y^,<br />
(•^2» y\ . . • ., (^n» jKn) anbringes en Partikel med samme<br />
Vaegt; vis, at Systemets Tyngdepunkt er<br />
/^^ + ;rg + — • • + -^n ^ .^1 + 72+ • • • ' + :>^n\<br />
\ 71 71 j<br />
§ 7. De retvinklede Koordinaters jEndring.<br />
Ved mange Undersogelser har man Brug for at aendre<br />
det oprindelig anvendte retvinklede Koordinatsystem, saaledes<br />
at et bestemt Punkt i Planen bliver Begyndelsespunkt,<br />
medens en bestemt ret Linie gennem dette Punkt bliver<br />
Abscisseaxe i det ny System.
14<br />
Denne almindelige ^ndring kan bekvemmest oploses i<br />
to andre, nemlig en Parallelforskydning af begge Koordinataxer,<br />
saa at det onskede Punkt bliver Begyndelsespunkt, og<br />
en derpaa folgende Drejning om det ny Begyndelsespunkt af<br />
det saaledes dannede System, saa at ;r-Axen falder sammen<br />
med den onskede Linie. Vi vil i det folgende betragte<br />
hver af disse ^ndringer for sig.<br />
I ^. Parallelforskyd7ii7igen. Lad det ny Begyndelsespunkt<br />
A i det oprindelige Koordinatsystem va^re {a, b);<br />
betegnes dets Projektioner paa Axerne ved A^ og A^, er da<br />
OA-^ — a, OA2 = b. Lad dernaest Punktet M i det oprindelige<br />
System v^re {x, y), i det ny derimod {x^, y^), medens<br />
dets Projektioner paa de gamle Axer er M^ og M^, paa de<br />
ny N^ og N^y da faas<br />
OM^ = X, OM^ =y] A^M^ = x^, A^M^ =y^,<br />
saaledes at (i a) giver<br />
X = OM^ = OA^ + A^M^ =x^-Y a<br />
y = OM^ = OA, + A,M, =y, + b;<br />
ti man har aabenbart AN^ = A^M^, AN, = A^M,.<br />
Ved ovennaevnte Parallelforskydning faar man derfor -^ndringsformlerne<br />
(7) x = x^-i- a, y =y^ + b.<br />
2°. Drej7iingen. Gennem 0 laegges et nyt Koordinatsystem<br />
med Axerne x' og f, saaledes at {xx') == v. Hvis et<br />
Punkt J/ i de to Koordinatsystemer er [x, y) og {x\ f),<br />
medens den positive Retning af OM betegnes ved /, og<br />
[xl) =
(7 c) ;ir = x' cos v —y sin v, y = x' sin v •{• f cos v,<br />
15<br />
der altsaa tjener til Overgang fra det gamle Koordinatsystem<br />
til det ny.<br />
Behandles derpaa (7 b) paa lignende Maade, faas Formlerne<br />
(7 d) x' =^ X cos V -\- y sinv, y' = — x sin v -\- y cos v,<br />
hvorved man kan gaa over fra det ny System til det gamle<br />
Sammenholdes yEndringsformlerne (7) og (7 c), haves Saetningen<br />
:<br />
ASndres et retvinklet Koordi7iatsystem saaledes, at [a. b)<br />
tages til Begy7idelsespu7ikt, 77tedens de7i 7iy Abscisseaxe faas<br />
ved at dreje de7i opri7idelige Vi7ikle7i v, og bestemmes et og<br />
samme Punkt i de to Systemer som henholdsvis {x, y) og<br />
[x\ y'), saa er<br />
(7 e) ,r = Ä + x' cos z' —y sin v, y = b -{- x' sin v -{• y cos v.<br />
23. Find Koordinaterne til Punktet (3,7), naar (— 1,3) tages<br />
til Begyndelsespunkt, medens Koordinatsystemet drejes<br />
Vinklen v^ saaledes bestemt at cos z; ^ 0,8, sinv^o,6.<br />
24. Parallelforskyd Koordinatsystemet, saaledes at Punktet<br />
(5,8) faar Koordinaterne (7,3).<br />
25. Find cosz' og sin 7^ af de almindelige Drejningsformler<br />
(7 c) eller (7 d).<br />
§ 8. Kurver og deres Ligninger.<br />
Ligningen med to Ubekendte<br />
(8) f{x, y) = o<br />
vil i Almindelighed tilfredsstilles af et ubegraenset Antal Vaerdisaet<br />
af disse Ubekendte; man kan nemlig f. Ex. tillaegge x<br />
forskellige Vaerdier og derpaa af (8) finde den eller de tilsvarende<br />
Vaerdier af y.<br />
Hvis de saaledes bestemte sammenhorende Vaerdisaet er<br />
reelle, kan de opfattes som Koordinater til Punkter i en<br />
Plan med et forud givet Koordinatsystem.
i6<br />
Lad dernaest x og y, x -\- h og y -\- k va^re to sammenhorende<br />
Vaerdisaetj som tilfredsstiller (8); det vil da i Almindelighed,<br />
naar den forelagte Ligning (8) er nogenlunde<br />
simpel, vaere muligt at vaeige | h \ saa lille, at \ k\ bliver<br />
mindre end et forud opgivet nok saa lille positivt Tal.<br />
Vi kan ikke her bevise denne Egenskab ved (8); men<br />
gaar vi ud fra den som givet, kan vi deraf slutte, at de<br />
Punkter, hvis Koordinater tilfredsstiller en saadan Ligning,<br />
maa danne en Kurve K, der bestaar af en eller flere ko7itinuerte<br />
Gre7ie, og som er fuldstaendig bestemt, naar vi<br />
kender Ligningen (8), altsaa dens Koefficie7iter, hvis f er et<br />
helt Polynomium i x og y.<br />
Vi siger derfor, at f{x, jj/) = o er Ligningen i retvinklede<br />
Koordinater for Kurven K. Dermed mener vi, at K er geoi7ietrisk<br />
Sted for de Pu7tkter, hvis Koordi7iater tilfredsstiller<br />
ovenncBV7ite Ligni7ig.<br />
Skal en saadan Ligning virkelig kunne fremstille en Kurve,<br />
maa xogy blot vaere bundne til at tilfredsstille Ligningen, men<br />
iovrigt vaere ganske vilkaarlige; de kaldes l0be7ide Koordi7tater.<br />
Onsker vi at omskrive (8) i polcEre Koordi7iater, anvendes<br />
(5 f), hvoraf den sogte Ligning<br />
(8 a) 9 (p, 0) =/(^L + p cos 0, /i + p sin 0) =. o.<br />
Ex. I. Ligningen<br />
maa fremstille en kontinuert Kurve; ti tilfredsstiller x og y,<br />
X + h og y -r k denne Ligning, erholdes umiddelbart<br />
k = h[lx^lh)',<br />
vaeiges nu | >^ | saa lille, at \ h\
17<br />
(8 b) F {x, y) =f{x, y). g {x, y) = o,<br />
vil da fremstille en Kurve, der bestaar af K^ og K.^ tagne<br />
under et; ti (8 b) er tilfredsstillet af Koordinaterne til de<br />
Punkter, der ligger enten paa K^ eller K, eller paa dem<br />
begge, men derimod ikke af Koordinaterne til andre Punkter.<br />
Kurver, der fremstilles ved Ligninger af Formen (8 b), kaldes<br />
sammensatte.<br />
De foregaaende Bemserkninger viser, at den analytiske<br />
Geometri strax stiller os folgende to Fundamentalopgaver til<br />
Losning:<br />
i^. Med e7i Kurv es geometriske Egenskab er som UdgangspU7tkt<br />
skal 7na7i finde dens Lig7ii7tg.<br />
Ex. 2. Find Ligningen for en Cirkel med Centrum i<br />
[a, b) og Radius r.<br />
Anvendes Cirklens Definition, faas af (5 d)<br />
r= ±^[x-aY + {y-bYy<br />
hvor [Xy y) er et vilkaarligt Punkt paa Cirklen; den sogte<br />
Ligning, bragt paa rational Form, bliver derfor<br />
[x — aY-i- {y — by = r^.<br />
Ex. 3. Find Ligningen for en ret Linie, der gaar gennem<br />
{a, a), og som med Abscisseaxen danner en Vinkel<br />
paa 135^.<br />
Anvendes (5 e), ser man, at Punkterne {x, y) paa denne<br />
rette Linie karakteriseres ved at skulle opfylde Betingelsen<br />
y :{x — a) = — i eller x -{- y ^ a,<br />
der altsaa bliver den rette Linies Ligning.<br />
2^. Med Kurvens Lig7ii7ig som Udgangspunkt skal m,a7i<br />
finde de7is geometriske Egenskaber.<br />
Ex. 4. Ligningen y = b fremstiller en ret Linie parallel<br />
med Abscisseaxen i Afstanden b\ Abscisseaxen faar derfor<br />
Ligningen jj/ = o.<br />
N. Nielsen: Lasrebog i analytisk Plangeometri. 2
i8<br />
Vi vil i det folgende faa Lejlighed til fuldstaendig at<br />
gennemfore Losningen af specielle Exempler paa begge de<br />
ovennaevnte almindelige Opgaver.<br />
26. Plnd Ligningen i polaere Koordinater for en Cirkel med<br />
Radius r og Centrum i Polen, samt for en ret Linie, der<br />
gaar gennem Polen, og som ved Polaraxen danner<br />
Vinklen v.<br />
27. Hvilken Form antager Ligningen ;r2 -|- j/2 _ ^2^ ^^^j.<br />
Koordinatsystemet drejes Vinklen v om Begyndelsespunktet.?<br />
28. Hvilken Form antager Ligningen x^ — y^ = o, naar<br />
Koordinatsystemet drejes Vinklen —45*^ om 0} Omskriv<br />
ogsaa ovennaevnte Ligning i polaere Koordinater,<br />
naar Polen falder i 0 og Abscisseaxen er Polaraxe.<br />
Hvilken Kurve fremstiller den forelagte Ligning.?<br />
29. Konstruer den Kurve, hvis Ligning er ^x -j- 4y = 24.<br />
30. Konstruer Kurverne y = sinx, y = cos x, y == tgx og<br />
y = cot X.<br />
31. Find den numerisk storste Abscisse og Ordinat, som<br />
noget Punkt af Kurven b^x^ + a^y^ = a^b^ kan faa, Hvorledes<br />
ligger denne Kurve i Forhold til Koordinatsystemet?<br />
Hvilke Egenskaber kan man udlede om 0 i Forhold til<br />
ovennaevnte Kurve, naar dens Ligning omskrives i polaere<br />
Koordinater med 0 som Pol og .^r-Axen som Polaraxe.^<br />
§ 9. Kurvers Sksering.<br />
Vi vil nu betragte to Kurver K og K^ med Ligningerne<br />
(9) /(^> j) = o, g{Xy y)=^o\<br />
Sk^ringspunkterne mellem K og K^ vil da have den Egenskab,<br />
at deres Koordinater tilfredsstiller begge Ligninger (9),<br />
hvoraf Saetningen:
19<br />
Koordi7iaterne til Sk(Bri7igspu7ikter7ie melle^n to Kurver<br />
bestemmes ved at lese de to tilsvare7ide Lig7ii7iger med Hensyn<br />
til X og y.<br />
Ved Losningen af denne Opgave, hvor imagincEre Rodsaet<br />
altsaa maa forkastes, kan der indtraeße et Par ejendommelige<br />
Tilfaelde, som vi naermere vil omtale:<br />
i^. Hvis L0S7ii7ige7i af to Kurv ers Ligninger giver<br />
samme7ifaldende Rods(Et, rorer de to Kurver hzna7ide7i i dit<br />
eller de derved bestemte Pu7ikter.<br />
Ex. I. Soges Skaering mellem Kurverne<br />
9;r2 -[- 167- = 25,
20<br />
Store Va^rdiery saa at de to Kurver skcBrer hi7ia7ide7i i q<br />
uendelig fj(Br7ie Punktery)<br />
Ex. 2. Soges Skaering mellem Kurverne<br />
faas folgende Ligning i x<br />
^3 j^ yz ^ laxy, X -^y + ^ = o,<br />
l{a — q) x"^ + 3^ (^ — q) '^ — q^ = Oy<br />
da denne Ligning skulde blive af tredje Grad i x, har de to<br />
Kurver derfor altid et uendelig tjaernt Skaeringspunkt. Saettes<br />
specielt q ==^ a, bliver alle tre Skaeringspunkter uendelig fjaerne.<br />
Vi vil i denne Sammenhaeng endnu bevise Saetningen:<br />
Hvis Lig7ii7iger7ie (9) fremstiller Kurver7ie K og K^, vil<br />
den 7iy Kurve med Ligni7ige7i<br />
(9 a) F {x, y) =f{x, y) + k.g{x, y) = o,<br />
hvor k er e7i vilkaarlig af x og y uafhce7Zgig Konsta7it, gaa<br />
gennem Sk(Eri7igspu7ikter7ie for K og K-y, hvis saadan7ie<br />
existerer.<br />
Er nemlig x-^ og y^ et Rodsaet for Ligningerne (9), faas<br />
/(^i> Ji) = o og g[x^, y^) = o og derfor ogsaa F[x^, y^) =- o;<br />
(9 a) vil derfor ogsaa vaere tilfredsstillet af de imagincsre<br />
Rodsaet, som findes ved at lose Ligningerne (9) med Hensyn<br />
til X og y.<br />
32. Find Skaeringspunkterne mellem Kurven löx'^ -\- gy'^ = 36<br />
og enhver af de to Linier, der halverer Vinklerne mellem<br />
Koordinataxerne.<br />
^) Man kan antyde dette Forhold ved at skrive ovennaevnte Ligning<br />
a^x^ +
21<br />
33- Bestem a og ^ saaledes, at de to Kurver y = ax + q<br />
og x- —y^ — ax -j- by = c- skaerer hinanden i to uendelig<br />
fjaerne Punkter.<br />
34. Bestem q ved r og a, saaledes at Kurverne y = ax -~ q<br />
og ;tr-+j- = r- rorer hinanden, Hvilken Form antager<br />
den forste af disse Ligninger, naar Roringspunktets<br />
Koordinater x^ og j'^ indfores i Stedet for a og cj:<br />
35. Find Skaeringspunkterne mellem Kurverne y = 0,3 og<br />
y = sin X samt mellem y = sin x og x = 0,3.<br />
TREDJE KAPITEL<br />
Den rette Linie.<br />
^10. Ligningen af forste Grad i x og y.<br />
Som forste Exempel paa den i ^ 8, 2*^ naevnte Fundamentalopgave<br />
i den analytiske Geometri vil vi bestemme de<br />
Kurver, der kan fremstilles ved den almindelige Ligning af<br />
forste Grad i x og y; denne Ligning kan altid bringes paa<br />
Formen<br />
(10) ax -{- by = c,<br />
hvor a, b og c er uafhaengige af x og y.<br />
Bemaerkes det, at mindst en af Konstanterne i (10) maa<br />
vaere forskellig fra NuL hvis denne Ligning overhovedet<br />
skal kunne fremstille nogen Kurve, kan man bortdividere<br />
denne Konstant, saa at (10) ikke kan indeholde mere end to<br />
af hinanden uafhaengige Konstanter, men i AlmindeHghed<br />
heller ikke faerre.<br />
Kurven, der fremstilles ved (10), vil vaere bestemt ved to<br />
Betingelser, den skal opfylde, og som tillader os at bestemme<br />
de to Konstanter i (10). Skal f. Ex. ovennaevnte Kurve gaa
22<br />
gennem de to givne Punkter [x^, y^) og [x.y, y.y), faas Betingelserne<br />
{<br />
ax. + b]\ = c<br />
ax., -}- by, = c'y<br />
de tre Ligninger (lo) og (loa) er homogene, lineaere i a, b<br />
og ^; da nu mindst en af disse ubeke7idte Konstanter ikke<br />
kan vaere Nul, faar man<br />
(10 b)<br />
X y \<br />
x^ y^ I<br />
X, y, I<br />
= o.<br />
Idet (lO b) da og kun da kan vaere tilfredsstillet, naar {x, y)<br />
er et Punkt paa ovennaevnte Kurve, er (lob) derfor dennes<br />
Ligning.<br />
For at omforme (lob), traekkes anden Raekke fra de to<br />
andre i Determinanten; derved faas Ligningen<br />
(ro c) {y —y^ [x, — x^) = {x — x^) [y, —y^),<br />
som altsaa er identisk med (lob).<br />
Antages dernaest i (lo c) ;i;^> ^ ;ir^, kan (lOc) bringes paa<br />
Formen<br />
(lO d) [y — jJ : {x — x^) = [y, —y^) : [x, — x^);<br />
denne Ligning udtrykker ifolge (5 e), at ForbindelsesUnien<br />
mellem et fast Punkt [x^, y^) og ethvert andet Punkt [x, y)<br />
paa Kurven danner Vinklen v med ;i:-Axen, idet<br />
(10 e) ^g^-^?^^''<br />
den sogte Kurve kan derfor ikke vaere nogen anden end en<br />
ret Linie, der med .;t:-Axen danner den ved (loe) bestemte<br />
Vinkel v.<br />
Vi har endnu tilbage at betragte det specielle Tilfaelde af<br />
(10 c), hvor X, = x-^y da faas, idet y.^ —yi = o maa udelukkes,<br />
Ligningen<br />
(lof) x = x^y
som fremstiller e7i ret Li7iie parallel 7ned Ordinataxe7i i Afstanden<br />
x^\ ti denne Linie er geometrisk Sted for de<br />
Punkter, der har Afstanden x-^ fra j'-Axen. Ordinataxen<br />
faar derfor Ligningen<br />
(lOg) ^ = 0.<br />
Saettes i (lod) j'-> =j)^i, er x,—x^ =o udelukket; paa<br />
samme Maade som for ser vi da, at Ligningerne<br />
(loh) y =yx^ y = 0<br />
fremstiller henholdsvis en ret Li7iie parallel 7ned Abscisseaxe7i<br />
i Afsta7ide7i y^ og Abscisseaxe7i selv.<br />
Antages i (loa) baade x.^ ^ x^ og y.-y
24<br />
Er det i (lol) givne Punkt derimod (o, y^), afskaerer den<br />
ovennaevnte Linie Stykket y^ af Ordinataxen, hvoraf Saetningen:<br />
E7i ret Linie, der afskcErer Stykket q af Ordinataxe7i, og<br />
S0771 har Retningskoefficie7iten a, faar Ligninge7i<br />
(lO n) y =. ax -\- q.<br />
Denne Form for den rette Linies Ligning er fuldt almindelig<br />
og kan hyppig med Fordel anvendes.<br />
Vi vil endnu betragte det Tilfaelde, hvor i7igen af Koefficienterne<br />
i (lo) er Nul; saettes i (lo) x ^=- o og derpaa jj^ = o,<br />
ser man, at den dertil svarende Linie vil afskaere Stykkerne<br />
q = c: b og p =^ c\ a af henholdsvis Ordinat- og Abscisseaxe;<br />
divideres dernaest med Cy antager Ligningen Formen<br />
(loo) f + ^ = I.<br />
36. Parallelforskyd en af Koordinataxerne, saa at Linien<br />
ax -\- by ^=^ c kommer til at gaa gennem det ny Begyndelsespunkt.<br />
37. Drej Koordinatsystemet, saaledes at Linien ax -\~ by =^ o<br />
bliver enten Abscisse- eller Ordinataxe.<br />
38. Find det geometriske Sted for de Punkter, der har<br />
ligestore Afstande fra to givne. (Losningens Almengyldighed<br />
indskraenkes ikke, hvis man tillaegger de givne<br />
Punkter Koordinaterne {a, o) og (— ^, o)).<br />
39. Find det geometriske Sted for de Punkter, hvis Afstande<br />
fra to givne har Kvadratdifferensen k"^, hvor k<br />
er et givet Liniesegment.<br />
§ II. To rette Liniers Sksering og Parallelisme.<br />
For at finde Skaeringspunktet mellem to rette Linier, maa<br />
vi lose deres Ligninger<br />
ax -\- by = ^<br />
{ X + b.j = c^<br />
med Hensyn til x og y.<br />
ax
25<br />
Hvis den til (ii) hörende Determinant ab^—af) ikke er<br />
Nul, har Linierne derfor Skaeringspunktet<br />
( cb. —c.b ac^ —(^\c\<br />
Oia \-T S.' -^ u)'<br />
\ao^ — a^^b ab^ — a^oJ<br />
Er derimod ovennaevnte Determinant Nul, er altsaa<br />
/ ux a ay<br />
(,.b) --ö=-x<br />
har de to Linier ifolge § lO samme Ret7ii7igskoefficient; der<br />
kan da taenkes to Muligheder:<br />
i^. Hvis en af Taellerne i (na) ikke er Nul, maa den<br />
anden have samme Egenskab; man faar nemlig da<br />
a ^ ><br />
a^ b^
26<br />
41. I /\ ABC trs^kkes Medianen 6yl/og en Linie CE ^ AB]<br />
bevis, at enhver ret Linie skaerer AC, BC og CM, CE<br />
i to harmonisk forbundne Punktpar. (Laeg Koordinatsystemet,<br />
saaledes at A, B og C faar Koordinaterne<br />
(o, o), {a, o) og [b, c); man behover da tilmed kun at<br />
betragte en Linie gaaende gennem J/.)<br />
42. En vilkaarlig ret Linie skaerer Siderne i /\^ ABC i henholdsvis<br />
My N og P\ bevis Formlen<br />
AM BN CP _<br />
'BM'TN' 'AP~ '^^'<br />
43. Gennem et vilkaarligt Punkt i Planen og Vinkelspidserne<br />
i /\ ABC traekkes rette Linier, der skaerer Trekantens<br />
modstaaende Sider i henholdsvis i^, NogP\ bevis Formlen<br />
AN CM BP^_ _<br />
'CN' BM' AP~ '^"<br />
§ 12. Vinklen mellem to rette Linier.<br />
Soges Vinklen mellem to rette Linier, givne ved deres<br />
Ligninger, kan man altid forudsaette, at ingen af disse Linier<br />
er parallele med nogen af Axerne; ti disse specielle Tilfaelde<br />
kan let behandles direkte. Skrives Ligningerne paa Formen<br />
( y = ax ^r p<br />
*'^' l y = ^^ + ,,<br />
er derfor hverken a eller j3 Nul eller uendelig störe.<br />
Betegner / og /^ Liniernes positive Retninger, er som bekendt<br />
(/4) = [ix) + K) = K) - [xi),<br />
hvoraf, idet a = tg [xl), |3 = tg [xl^):<br />
Hvis de positive Retninger / og /^ virkelig er opgivne, er<br />
dermed [11^) bestemt paa et Multiplum af 271 naer; kendes
27<br />
derimod kun Ligningerne (12), bestemmer (12 a) kun ovennaevnte<br />
Vinkel paa et Multiplum af rr naer.<br />
Vi vil saerlig betragte folgende to Tilfaelde:<br />
lO. (//^) ^ pn\ Li7iier7ie er parallele. Dette kan, med<br />
vore Forudsaetninger om a og ß, kun indtraeffe for a = l^,<br />
altsaa naar Linierne har sa7n77ie Ret7ii7tgskoeficie7it.<br />
2^. (//^) — - -j- /:T; Li7iierne staar vi7ikelret paa /mi-<br />
a7iden. Dette kan kun ske, naar Naevneren i (12 a) bliver<br />
Nul, altsaa naar<br />
(I2b) ß^_l,<br />
hvoraf Saetningen:<br />
To Linier er vi7ikelrette paa hi7ta7tde7t^ 7iaar de7i encs<br />
Ret7iingskoefficie7it er lig med de7i a7ide7is reciproke Veerdi<br />
7ned modsat Teg7i.<br />
Vi vil dernaest söge Ligningen for en ret Linie l^, der<br />
gaar gennem det givne Punkt {x^, y^, og som med den<br />
givne Linie /, hvis Ligning er<br />
{12 c) y ^1 ax -^ q,<br />
danner en given Vinkel v. Af Identiteten<br />
faas umiddelbart<br />
K) = [xl] + (//,) = {xl) + V<br />
(12 d tg ;tr/.) = ^-^—,<br />
^ ^ ^^ ^^ \—a\.gv<br />
saa at den sogte Ligning bliver<br />
(12 e) y —j'i = ^~~ (x — xA.<br />
Denne Form for Ligningen for /^ er dog ubrugelig, naar<br />
enten a = 00 eller z' = rr: 2, altsaa enten l ^ y eller l ^ /^.<br />
En simpel Omformning giver imidlertid henholdsvis<br />
(12 f) y —j'i = — [x — x{) cot V,<br />
(12 g) y-y^=. — -^{x-X,),<br />
hvilket ogsaa let udledes direkte.
28<br />
44- Find Vinklerne i Trekanten med Vinkelspidserne (I,5)T<br />
(3>2) og (- 5,1).<br />
45. Bestem a^ saaledes at Vinklen mellem Linierne "^x —jj^ = 7»<br />
t^x -\r ay ^=^ 6 er 135 ^.<br />
46. Find Ligningen for en ret Linie, der gaar gennem Punktet<br />
(1,7), og som med Linien ix -{- jy = i danner en Vinkel<br />
paa 45^.<br />
47. Find Vinklerne mellem 'ix — yy = i og enhver af Linierne<br />
I4;t: + l6y = 3 og 2iy = 9:1: + 8.<br />
48. Find Ligningen for den vinkelrette paa Midten af Segmentet<br />
mellem Punkterne {x^, y^) og [x,, y,).<br />
49. Angiv Betingelsen for, at Trekanten med Vinkelspidserne<br />
(^1. yi\ (^2> 72) og (^3> ^3) er retvinklet ved [x^, jJ, og<br />
bevis dernaest Pythagoras's Laeresaetning.<br />
§ 13. Normalformen for en Linies Ligning.<br />
For at finde Afstanden d fra Linien / med Ligningen<br />
(13) ax -^ by = c<br />
til Punktet M{x^y y^) soger vi forst Skaeringspunktet [x,y y,)<br />
mellem / og den vinkelrette /^ fra M paa /. Da /^ faar<br />
Ligningen<br />
(13a) bx — ay ^=^ bx^ — ay^,<br />
findes x^^ og y, ved (na); derved erholdes<br />
ac + b^x^ — aby^ _ ^^ — abx^ -f- a^^<br />
^2 = a^J^b^ ' ^' ~ ^2 + ^2 '<br />
hvoraf umiddelbart<br />
^2—^i=-^j2i^—^^i—^yx\ y2—yi^-rj^j2{^—^^x—hi)r<br />
saaledes at (5 d) strax giver folgende Udtryk for den sogte<br />
Afstand<br />
(13 b) ^^ax, + öy^-c^<br />
hvoraf Saetningen:
29<br />
Skrives Lig7ii7ige7i for de7i rette Li7iie ax -{- by ^=^ c paa<br />
Formen<br />
ax -^ by — c<br />
bliver Afsta7ide7i d fra den7ie Linie til Pu7iktet {x^, y^ det<br />
Udtryk, ma7i finder ved i venstre Side ^(130) for x og y<br />
at i7ids(Ette Pu7iktets Koordinater x^
30<br />
Af (13 c) faas den speciellere Saetning:<br />
Skrives Lig7ii7ige7i for den rette Linie ge7inem (x^, y^) og<br />
[x,, JK2) p^^ For77ie7i<br />
(13 f) (^2 — ^1) (7 — j'i) — (72 — yx) (^ — ^'1) ^ o,<br />
bri7iges de7ine Lig7ii7ig paa Nor7nalfor7n ved Divisio7i med<br />
det re7ie Tal, der 7naaler Afsta7iden 7nelle77i de to givne<br />
Pimkter [x^, y^) og {x„ y,).<br />
Det fremgaar tydelig af (13 c) og (13 e), at den rette<br />
Linies Ligning paa to Maader kan bringes paa Normalform;<br />
i (13 c) er nemlig Fortegnet for Kvadratroden i Naevneren<br />
ubestemt; i (13 e) gaelder dette derimod den positive Retning<br />
for Normalen til den givne Linie, -andres denne positive<br />
Retning, skifter p Fortegn, medens v erstattes med v ^n.<br />
Den positive Retning for Normalen og dermed tillige<br />
Fortegnet i (13 c) kan bestemmes derved, at Afstanden fra<br />
Linien til et bestemt Punkt i Planen skal vaere positiv. Da<br />
Vinklen v dermed er e7itydig bestemt, vil alle Normaler til<br />
den givne Linie have deres positive Retninger til den Side,<br />
hvor det ovennaevnte Punkt er beliggende.<br />
Den givne Linie deler derfor Planen i to Halvplaner,<br />
saaledes at alle Afstande fra Linien til Punkterne i den ene<br />
Halvplan er positive, til Punkterne i den anden derimod<br />
negative.<br />
50. En Trekant har Vinkelspidserne (3, i), (7, 4) og (6, 3);<br />
find Trekantens Hojder, der alle skal vaere positive.<br />
51. Fra et Punkt i Grundlinien af en ligebenet Trekant<br />
faeldes vinkelrette paa Benene; bevis, at Summen af<br />
disse Vinkelrette er lig med Trekantens Hojde.<br />
52. Ligningerne for Siderne i en ligesidet Trekant, hvis to<br />
Vinkelspidser er {a, o) og (o, o), skal baade ved Anvendelse<br />
af (i3e) og (13 f) bringes paa Normalform, saa<br />
at alle Afstande ind mod Trekanten er positive.<br />
53. Bevis, at Summen af Afstandene, regnede med Fortegn,<br />
fra et vilkaarligt Punkt i Planen til Siderne i en ligesidet<br />
Trekant er lig med Trekantens Hojde.
31<br />
§ 14- Anvendelser af Normalformen.<br />
Den i § 13 givne ny Form for den rette Linies Ligning<br />
tillader en Maengde forskellige Anvendelser, af hvilke vi her<br />
vil omtale nogle gennem Losningen af folgende Opgaver:<br />
I ^. Find Lig7ii7ige7i for det geo7netriske Sted for de Pu7tkter,<br />
der har Afsta7iden 5 fra de7i rette Li7iie<br />
(14) I2;tr— 5j' = 2.<br />
Bringes (14) paa Normalform, ser man, at Afstanden fra<br />
denne Linie til Punktet [x, )>) bestemmes ved Udtrykket<br />
\2X — 5j)/ — 2<br />
saettes dette lig med 5, faas som geometrisk Sted de to<br />
rette Linier, parallele med (14)<br />
12;ir — 5j = 67<br />
\2X—^y = — 63.<br />
2^. Hvorvidt ligger Punktet (3, 4) melle77i de to parallele<br />
Li7iier<br />
(14a) 3.^ —4j=i, 6;r—8_^ = 7.?<br />
Bringes de to Ligninger (14 a) paa Normalform, idet vi<br />
lader den fra 0 udgaaende faelles Normal have samme positive<br />
Retning for begge Linierne, faas f. Ex.<br />
^x — 41/ — I 6x — 8y — 7<br />
^ = o, ^—- = o;<br />
5 ' 1 0<br />
indsaettes derpaa 3 og 4 i Stedet for x og y \ disse Ligninger,<br />
ser man, at Afstandene fra begge Linier (14 a) til ovennaevnte<br />
Punkt er 7iegative\ Punktet (3, 4) ligger derfor ikke mellem<br />
Parallelerne.<br />
3^. Halveri7tgsli7iierne for Vi7tklerne mellem to Li7iier.<br />
Lad to Liniers Ligninger paa Normalform vaere<br />
(14b) ;i:cos u -{- y ^\nu +/ = O, ;i:cos e' + jj/sin z^ + ^ = O,
da vil Ligningerne for de Linier, der halverer Vinklerne<br />
mellem de to givne, vaere<br />
(14 c) ;ircos u -{-y s'm u -\- p = + (;rcosz/ -]- y sinv -|- q);<br />
ti disse Ligninger udtrykker netop, at Afstandene fra de to<br />
Linier (14 b) til Punktet {Xy y) er ligestore med samme eller<br />
med modsatte Tegn.<br />
For at skaelne de to Halveringslinier i (14 c) fra hinanden,<br />
maa vi naermere karakterisere dem, som det f. Ex. vil ske i<br />
folgende Opgave:<br />
4^. Fi7id Lig7ii7tge7i for den Li7iie, der halverer det Par<br />
Topvinkler mellem Li7iierne<br />
(14 d) 3^-f 47=1, 5^—127 = 7,<br />
hvori Pmiktet (i, i) er beligge7ide.<br />
De to Ligninger (14 d) paa Normalform bliver<br />
/ V 3-^ + 4r— I ^x—\2y—l<br />
(•4e) ^ ^ — = °' +13 =° =<br />
for at finde den forlangte Halveringslinie, bestemmer vi Fortegnene<br />
i (14 e) saaledes, at Afstandene fra de givne Linier<br />
til Punktet (i, i) begge bUver positive; Ligningerne (14 e)<br />
bliver da<br />
3;t; + 4y — I ^ ^ — 5;tr+ I2J/ + 7 ^ ^<br />
5 ' 13<br />
og den sogte Halveringslinie faar derfor Ligningen<br />
%x — j|/ = 6.<br />
54. Vis, at de to Halveringslinier i (14 c) staar vinkelret paa<br />
hinanden.<br />
55, Find det geometriske Sted for de Punkter, hvis Afstande<br />
fra Linierne<br />
har Forholdet + 771.<br />
2a , 2ß
33<br />
56. Indeni Trekanten med Vinkelspidserne-^(2, l), B{— i, —|)<br />
og C{—^-f'y —-\^-) skal man bestemme et Punkt, hvis<br />
Afstande fra Trekantens Sider forholder sig som i : 2 : 3.<br />
57. I /\ABC halveres A og dens Nabovinkel; vis, at Halveringslinierne<br />
skaerer Siden BC i Punkter, der deler<br />
^(T harmonisk i Forholdet AB: AC<br />
§ 15. Trekantens Areal. Tre Punkter i ret Linie.<br />
For at finde Arealet af Trekanten med Vinkelspidserne<br />
(^1) yil (^2> 72) og {x^y 73), vaeiger vi [x^, y^) til Toppunkt,<br />
Laengden g af Grundlinien bliver da<br />
(15)<br />
CT<br />
^><br />
±i{^2 — ^3)' + {y2-ysr^<br />
medens Laengden af den tilsvarende Hojde h findes, efter at<br />
vi har bragt Grundliniens Ligning paa Normalform. Anvendes<br />
Ligningen (10 b) eller den dermed identiske (13 f), bliver den<br />
sogte Ligning paa Normalform<br />
X<br />
X,<br />
Xc<br />
y<br />
72<br />
ys<br />
hvoraf ved at indsaette Toppunktets Koordinater i Stedet<br />
for X og y<br />
(15 a) 2T = g. h —<br />
g<br />
X, yi<br />
^2 y2<br />
^3 J's<br />
hvor T betyder Trekantens Areal.<br />
Udregnes Determinanten, faas, idet anden Raekke traekkes<br />
fra forste og derpaa tredje fra anden,<br />
{15 b) 2 7 = (^1 — .r,) [y, — J3) — [y^ —;',) [x, — x^).<br />
Hvis Trekantens Areal bestemmes ved en af Formlerne<br />
(15 a) eller (15 b), bliver dens Fortegn ubeste7nt. Det er<br />
muligt ved Hjaelp af (15 a) at regne ovennaevnte Areal med<br />
Fortegn, idet Koordinaterne til Vinkelspidserne indfores i<br />
N. Nielsen: Laerebog i analytisk Plangeometri. 3<br />
o,
34<br />
Determinantens Raekker i den Orden, hvori disse Vinkelspidser<br />
kommer, naar vi gennemlober Trekantens Perimeter,<br />
saaledes at dens Areal ligger til venstre. En bekendt Determinantsaetning<br />
viser da, at det er ligegyldigt, hvilken Vinkelspids<br />
vi begynder med.<br />
Saettes i de ovennaevnte Formler 7^=0, faas Betingelsen<br />
for, at Punkterne {x^, y^), (x„ y,) og [x^, y^) ligger paa samme<br />
rette Linie; anvendes (15 b), faar man strax<br />
(•5c) &^ii^^yi^=zii.<br />
X, X-^ X^ X,<br />
denne Betingelse udtrykker, at Linierne, der forbinder {x^yy^y<br />
(^2» 72) og (-^2' -^2)> (-^s» y%) ^^ parallele] da de desuden har<br />
Punktet {x„ y,) faelles, maa de falde sammen.<br />
58. Bevis, at Arealet af den Trekant, der har sine Vinkelspidser<br />
i Midtpunkterne af Siderne i en given Trekant^<br />
er en Fjerdedel af den givnes.<br />
59. Siderne i en Trekant har Ligningerne<br />
2Ct 28 2Y<br />
bevis, at Trekantens Areal, Hojder, Sider, fire Roringscirklers<br />
Radier og omskrevne Cirkels Radius alle udtrykkes<br />
ved rationale Tal, naar de sex Konstanter i (i)<br />
alle er rationale.<br />
§ 16. Tre rette Linier gennem samme Punkt.<br />
Betingelsen for, at tre rette Linier gaar gennem samme<br />
Punkt, er, at de tilsvarende Ligninger<br />
(16)<br />
a^x + d^j/ = ^1 (/J<br />
^2^ + ^2^ = ^2 (4)<br />
«3^ + h:y = ^s (4)
35<br />
tilfredsstilles af samme endelige og bestemte Vaerdisaet af<br />
X og y. En 7i0dve7idig Betingelse herfor er som bekendt<br />
(i6a)<br />
«1<br />
«0<br />
«3<br />
K<br />
h<br />
h<br />
^1<br />
^2<br />
H<br />
= o;<br />
men der kraeves tillige, at 7nindst en af Underdeterminanterne<br />
(i6 b) a^b, — eif)^, af)^ — ^^b^, a,b^ — a^b,<br />
ikke er Nul.<br />
Det er let at bevise, at hvis to af Underdeterminanterne<br />
(i6b) forsvinder, saa maa den tredje ogsaa göre det; er<br />
nemlig f. Ex. de to forste Determinanter (i6b) Nul, faas<br />
hvoraf ved Division<br />
a^ b^ a^ b^<br />
a, b, a^ b^<br />
— = ^ eller a^bo — a^J?^ = o.<br />
Der kan derfor kun taenkes folgende tre forskellige Tilfaelde<br />
:<br />
i*^. Lnge7i af Underdeterm.ina7iter7ie [i6h) forsvi7tder. De<br />
tre rette Linier gaar da gennem samme endelige og bestemte<br />
Punkt, hvis Koordinater findes ved at lose to af Ligningerne<br />
(i6) med Hensyn til x og y.<br />
Ex. l. 3;ir+4j/=I, x — y = Z. 5^+2^ = 7-<br />
2^. En og ku7i en af U7iderdeter77iinanterne (i6b)yi?rsvi7tder.<br />
Antag f. Ex. a-^b, = a,b^, eller<br />
a^ by<br />
-^ = ^ = m\<br />
a, o,<br />
det lader sig da bevise, at de to forste Ligninger i (i6) er<br />
ide7itiskey naar tillige Betingelsen (i6a) er opfyldt.<br />
Hvis dette ikke var Tilfaeldet, havde man nemlig<br />
(i6c) m = — = -^^-^<br />
3*
36<br />
multipliceres nu i (i6a) Elementerne i anden Raekke med w,<br />
og subtraheres de derpaa fra de tilsvarende Elementer i<br />
forste, kan Ligningen (i6a) skrives paa Formen<br />
(q 77lC,^ (
37<br />
A — k .B = o, B—l.C=o, C—7n.A = o,<br />
hvor k, l og 7)1 er Konstanter, gaar gennem samme<br />
Punkt. Hvilken geometrisk Egenskab udtrykker denne<br />
Betingelse.^<br />
§ 17. Liniebundter.<br />
Sämlingen af alle de rette Linier, der gaar gennem et og<br />
samme Punkt {a, b), kaldes et Liniebundt med [a, b) som Toppunkt.<br />
Man kan aabenbart efterhaanden finde hver enkelt<br />
af disse Linier ved i Ligningen<br />
(17) y — b = a[x — a)<br />
at lade Retningskoefiicienten a gennemlobe alle mulige reelle<br />
Vaerdier; (17) er derfor Ligningen for en vilkaarlig Linie i<br />
ovennaevnte Bundt.<br />
Mere almindelig kan man bestemme et Bundt ved Hjaelp<br />
af to rette Linier gennem Toppunktet; har disse Linier<br />
Ligningerne<br />
(17 a) ^1 = a-yX -{- b^y -f q = o, A,= a.,x + /^j' + r^ = o,<br />
vil, ifolge (9 a), den ny Ligning<br />
(17b) Ay -^ k.A,=o,<br />
hvor k er en vilkaarlig af x og y uathaengig Konstant, vaere<br />
Ligningen for en ret Linie, der gaar gennem Sk^ringspunktet<br />
for Linierne (17 a), altsaa en vilkaarlig Linie i det Liniebundt,<br />
hvis Toppunkt er ovennaevnte Skaeringspunkt.<br />
Onskes en speciel Linie i dette Bundt bestemt, maa der<br />
opgives endnu en Betingelse, som denne Linie skal opfylde,<br />
saaledes at den tilsvarende Vaerdi af k kan bestemmes.<br />
Ex. I. Find Ligningen for en ret Linie, der gaar gennem<br />
Skaeringspunktet for Linierne<br />
(17 c) 3.r-f-4;'=i, ^ — 2;'+ 7 = 0<br />
og desuden gennem Punktet (3,4).
38<br />
En vilkaarlig Linie i det Bundt, der har Toppunkt i<br />
Skaeringspunktet mellem Linierne (17 c), faar Ligningen<br />
3.r -f 4j — i ^ k[x— 2y + 7) = o,<br />
der altsaa skal tilfredsstilles af Koordinaterne til (3,4); derved<br />
findes k ^= — 12, saa at den sogte Linie faar Ligningen<br />
gx— 28jj/ + 85 = o.<br />
Ex. 2. Find Ligningen for en ret Linie, der gaar gennem<br />
Skaeringspunktet mellem Linierne<br />
yx— 2ijj/ + 50 = O, 14X — yy = 25,<br />
og som desuden har Afstanden 5 fra Begyndelsespunktet.<br />
Ligrtingen for den sogte Linie maa vaere af Formen<br />
(17 d) yx — 2iy + 50 -f k{i4x — yy — 25) = o<br />
eller paa Normalform<br />
(17 e) 7^ — 21J + 50 + ^(14.^ _ ;j _ 25) ^ ^ ,<br />
+ 7 is^^ + lOy^ + 10<br />
da Afstanden fra (17 d) til (0,0) skal vaere 5, faas af (i7e)<br />
folgende Ligning til Bestemmelse af k<br />
10 — 5^ = + 7 isk^ + lOk + IG,<br />
hvoraf k = — f eller k = — |-|, saa at Opgaven faar de to<br />
Losnineer ^fc)<br />
4^+3^^ = 25, 3x + 4y = 2S^<br />
Ved Opgaver af denne Art bor man i Regien ikke söge<br />
Skaering mellem de to Linier (17 a), da man derved kommer<br />
til at lose to Ligninger med to Ubekendte, medens vor<br />
ovenfor antydede Metode kun kraever Bestemmelsen af den<br />
ene Ubekendte k.<br />
62. Find Ligningen for en ret Linie, der gaar gennem Skaeringspunkterne<br />
for 3x—y =7, c^x + 2y = 3, og som desuden<br />
skal vaere parallel med S^— iiy = i.
39<br />
63. Find Ligningen for den rette Linie, der gaar gennem<br />
Skaeringspunkterne mellem Linieparrene<br />
^x—yy=ii, S^ + V'^3 og x — 6y = g, 3^ + 47 = 8.<br />
64. I det foranderlige Rektangel OABC, hvor A og C ligger<br />
paa Axerne, er Differensen mellem Siderne konstant;<br />
bevis, at den vinkelrette fra B paa Diagonalen y^^ stedse<br />
gaar gennem et fast Punkt.<br />
65. Bevis, at en foranderlig ret Linie, hvis Afstande fra 7t<br />
faste Punkter, hver multipliceret med sin konstante<br />
Faktor, har Summen Nul, stedse gaar gennem et fast<br />
Punkt.<br />
(18)<br />
§ 18. Ligninger, der er homogene i x og y.<br />
Ligningen<br />
( f{x, y) = a^y^ + a^y^-^x + .... + a^y^-^xr> +<br />
\ -f ^D-i/^°~^ + ^n^° = O,<br />
hvis Koefficienter ar alle er uafhaengige af baade x og y,<br />
kaldes ho77iogen af 7i^^ Grad i disse to Ubekendte; om denne<br />
Ligning vil vi her bevise folgende Saetning:<br />
Hvis e7i Ligning, der er homogen af 7t^^ Grad i x og y,<br />
overhovedet fremstiller noge7i Kurvey er den7ie samme7tsat af<br />
hßjst n rette Li7iier, der alle gaar ge7inem Begy7tdelsespunktet,<br />
^g hvis Retni7igskoefficienter er de reelle Rodder i den Ligni7igy<br />
ma7i faar ved at dividere de7i forelagte med x^.<br />
Af (18) faas nemlig umiddelbart<br />
{18 a)<br />
+ ^p(^) + • \- an = 0'y<br />
lad dernaest denne Ligning af n^^ Grad i y: x have Rodderne<br />
cti, a^, ag, , an,<br />
•da faas ifolge en bekendt Saetning, idet a^ ^ 0,
40<br />
X ° •/(^> J) ^ ^0 (f - a,) (f -«,)••••(;;;- a„)<br />
eller ved Multiplikation med x^<br />
(i8 b) f[Xy y) = aQ{y — a^x) {y — a..^) ....(;/ — an;ir),<br />
der viser, at den forelagte Ligning (i8) Spalter sig i folgende<br />
71 Ligninger af forste Grad<br />
(i8 c) y =: a^x, y = a,x, . . . ., y = a^x,<br />
som hver for sig fremstiller en ret Linie gennem Begyndelsespunktet<br />
og med Retningskoefficienten ar, saafremt denne Rod<br />
i (18 a) er reel.<br />
Hvis alle Rodderne i (i8a) er i7naginc^rey fremstiller den<br />
forelagte Ligning (i8) derfor slet ingen Kurve. Endvidere<br />
kan nogle af Linierne (i8 c) falde sammen, idet flere af<br />
Rodderne ar bliver ligestore.<br />
Haves endelig<br />
a^ = ay = a, = '•*'— ap^y = Oy ^p ^ o,<br />
viser (i8), at p af Linierne (i8 c) falder sammen med Ordinataxen.<br />
Den homogene Ligning af anden Grad i x og y<br />
(i8 d) ax'^ + by^ + 2cxy = o<br />
fremstiller to rette Linier gennem Begyndelsespunktet, saafremt<br />
c- ^ ab. Er specielt c^ = ab, faas to sammenfaldende<br />
rette Linier gennem O, og hvis endelig r-
41<br />
6y. Find den Ligning, der fremstiller Halveringslinierne for<br />
Vinklerne mellem de to ved (i8 d) fremstillede rette<br />
Linier.<br />
68. Hvilken Betingelse maa Koefficienterne i Ligningen<br />
(i) ax^ + bx^y + cx-f- + dxy'^ -\~ ey^ — o<br />
tilfredsstille, naar (i) skal fremstille to Systemer af to<br />
paa hinanden vinkelrette Linier.<br />
FJERDE KAPITEL<br />
Cirklen.<br />
§19. Cirklens Ligning i retvinklede og polaere Koordinater.<br />
Da Cirklen med Centrum {a, b) og Radius r er geometrisk<br />
Sted for de Punkter [x, y), der har Afstanden r fra<br />
[a, b), giver (5 d) umiddelbart folgende Ligning for ovennaevnte<br />
Cirkel<br />
(19) [x-aY-^{y-bY = r-^-<br />
falder specielt Centrum i Begyndelsespunktet, faas den simplere<br />
Ligning<br />
(19 a) x- + j'2 = r-.<br />
Det vil nu vaere let at bevise folgende Saetning:<br />
E71 hver Lig7iing af a7iden Grad i x og y, hvori x'^ og y^<br />
har samme Kocfficient, 7nede7is Leddet xy mangler, vil vcBre<br />
Lig7ii7ige7i for e7i Cirkel, hvis de7i overhovedet kan fremstille<br />
7iogen Kurve; 07nve7idt vil enhver" Cirkels Lig7iing vcere af<br />
ovenncBV7ite For77i.<br />
For at bevise forste Del af denne Saetning, skriver vi<br />
ovennaevnte Ligning paa Formen
(19 b) x-^ + y'- + ax -\- by + c = 0,<br />
42<br />
hvilket aabenbart altid er muligt, hvoraf<br />
Ligningen (19 b) vil derfor fremstille en Cirkel, der har Cen-<br />
• T^ 1 f ^ b\ 1 . T^ ,. -^^d- b'^<br />
trum 1 Punktet I » h og hvis Radius er / r,<br />
V 2 2/ ^ [ 4 ^ 4<br />
saafremt denne Kvadratrod er reel og ikke Nul; hvis denne<br />
sidste Betingelse ikke er opfyldt,<br />
Kurve.<br />
fremstiller (19 b) ingen<br />
Vi vil derpaa omskrive Ligningen (19) i polaere Koordinater,<br />
hvis Pol er [x^, y^), og hvis Polaraxe er parallel med<br />
;f-Axen; anvendes (5 f), faas efter en simpel Reduktion den<br />
sogte Ligning<br />
(19 c) p- + 2p [Xy — a) cos ö + (Ji — b) sin 0<br />
+ (^1 — ^Y + [yi — ^Y — r^ = 0.<br />
Taenkes her Vinklen 0 opgivet, bestemmer (19c) Afstandene<br />
fra (^i,jKi) til Skaeringspunkterne mellem Cirklen og<br />
den saaledes bestemte rette Linie.<br />
Kaldes Polen [x^, y^) P, medens de to ovennaevnte Skaeringspunkter<br />
betegnes ved M og N giver (19 c) strax Saetningen:<br />
Produktet PM. PN er uafhmngigt af Vi7ikle7i 0 og derfor<br />
det sa77ime for alle Li7iier gen7te7n P; dette Produkt<br />
kaldes Punktets Pote7is med He7isy7i til Cirkle7i.<br />
Da, ifolge (19 c),<br />
(19 d) PM. PN= [Xy — aY + (ji ~ bY — r^-y<br />
faas endvidere:<br />
Et Pu7ikts Pote7is 7ned He7isyn til e7i Cirkel er Kvadratdifferense7i<br />
7nellem Produktets Afstand fra Centrum og Cirkle7is<br />
Radius.<br />
Skrives (19) paa Formen<br />
(19 e) [x - aY + [y — bY — r- = o,<br />
giver (i9d) endeüg folgende Saetning:
43<br />
Et Punkts Pote7is 77ied Hensyn til Cirkle7i (19 e) er det<br />
Udtryk, 77ia7i faar ved at i7idscEtte Pu7iktets Koordi7iater for<br />
X og y i Cirkellig7ii7ige7is venstre Side.<br />
Alle Punkter paa Cirklen har derfor Potensen Nul.<br />
Er Potensen i (19 d) positiv, altsaa hvis [x^, y^ falder<br />
udenfor Cirklen (19 e), kan M og N falde sammen, hvoraf<br />
den speciellere Saetning:<br />
LcB7igde7i af Tangenten fra [x^, y^) til Cirklen (19 e).<br />
regnet fra dette Pu7ikt til R0ri7tgspu7iktet, er<br />
(19 f) + ] (^^ _ ^)2 4_ (_^,^ _ ^)-2 _ ^:<br />
6g. Find Ligningen for Centerlinien i de to Cirkler<br />
^'- + y- -{- ax + by -{- c = o, x~ -f y- -f a^x -f b^y + q = o.<br />
70. Find det geometriske Sted for de Punkter, hvis Afstande<br />
til to givne Punkter har en given Kvadratdifferens.<br />
71. Find det geometriske Sted for de Punkter, hvis Afstande<br />
fra to givne Punkter har det givne Forhold m. Hvorledes<br />
konstrueres dette geometriske Sted.'<br />
72. Find det geometriske Sted for de Punkter, hvorfra Tangenterne<br />
til en given Cirkel har en given Laengde.<br />
73. En vilkaarlig ret Linie gennem et givet Punkt 0 skaere<br />
en given ret Linie i A\ paa OA bestemmes Punktet A^,<br />
saaledes at OA . OA^ = k-, hvor k er en given Linie.<br />
Find det geometriske Sted for Ay, naar OA drejer sig<br />
om 0.<br />
74. Find Lighedspunkterne for de to Cirkler<br />
[x - aY + {y - bY = r\ [x -- a,Y + Ü' - b,Y = r,\<br />
75. Ved Hjaelp af Udtrykket for Potensen af [x, q), hvor q<br />
er konstant, med Hensyn til Cirklen<br />
[x — aY + [j^ — bY — r'- = o<br />
skal man diskutere Fortegnet for Polynomiet x- + Ax + B.
44<br />
§ 20. Cirklen gennem tre givne Punkter.<br />
Ligningen (19 b) viser, at enhver Cirkels Ligning hojst<br />
kan indeholde tre af hinanden uafhaengige Konstanter; en<br />
Cirkel vil derfor i Almindelighed vaere bestemt ved at skulle<br />
opfylde tre Betingelser. Skal Cirklen saaledes gaa gennem<br />
de tre givne Punkter [x^, y^), {x„ y,) og [x^, y^), skriver vi<br />
dens Ligning paa Formen<br />
(20) X' -{- y^ -\- ax -i- by + c = o,<br />
hvor Konstanterne a, b og c altsaa maa opfylde Betingelserne<br />
^1^ + 7i^ + aXy-\- byy + c^O<br />
(20 a) { -^2" + J2^ + ^^2 + ^-^2 + ^ = o<br />
^3^ + ys^ + ^^3 + ^Js + ^ = o.<br />
De fire saaledes erholdte Ligninger (20) og (20 a), der er<br />
lineaere i a, b og c, kan kun tilfredsstilles af det samme<br />
endelige og bestemte Vaerdisaet af disse Ubekendte, naar<br />
Betingelsen<br />
(20 b)<br />
x^ +y^ X<br />
^x^+yi^ x^<br />
^2 r J^2" ^2<br />
V+^3^ X,<br />
y<br />
yi<br />
^2<br />
ys<br />
= o<br />
er opfyldt; (20 b) bliver derfor Ligningen for den sogte Cirkel<br />
gennem de tre givne Punkter, hvis denne Cirkel existerer.<br />
Angaaende dette Sporgsmaal vil vi bevise folgende Saetning:<br />
Hvis<br />
(20 c)<br />
X,<br />
X.<br />
X,<br />
yi<br />
^2<br />
ys<br />
< o,<br />
vil (20 b) vc^re Lig7ii7ige7i for Cirkle7i gennem de tre giv7ie<br />
Pu7ikter [xy, y^), [x.y, y,) og [x^^, JK3); Beti7igelsen (20 c) er<br />
baade 7i0dvendig og tilstrcskkelig.<br />
At (20 c) er en n0dve7tdig Betingelse, ses umiddelbart; ti<br />
hvis den ikke er opfyldt, kan (20 b) ikke indeholde Leddet<br />
X--\- y'^-, medens (20 a) ikke tillader Bestemmelsen af 0:, b og c.
45<br />
Hvis nu (20 c) er opfyldt, vil Ligningerne (20 a) give os<br />
et endeligt og bestemt Vaerdisaet for a, b og c\ dette er<br />
imidlertid ikke tilstraekkeligt; der kraeves endnu, at Cirklens<br />
Radius bliver reel og forskellig fra Nul. Af den forste (20 a)<br />
faar man imidlertid<br />
hvoraf folger, at Betingelsen (20 c) ogsaa er tilstrcEkkelig.<br />
Dette Stemmer med, at Betingelsen (20 c) udtrykker, at<br />
de tre givne Punkter ikke ligger ud i en ret Linie.<br />
Ved Formlen (20b) har vi teoretisk lost Opgaven: at<br />
finde Ligningen for en Cirkel gennem tre givne Punkter;<br />
denne Determinantform for Cirklens Ligning er imidlertid<br />
kun praktisk brugbar, naar et af de givne Punkter er (0,0).<br />
Ellers bor man gaa frem ad anden Vej.<br />
Betegnes Koordinaterne til Centrum i den sogte Cirkel<br />
ved a og ß, faas<br />
a =^ — 2a, /^ = — 2ß;<br />
indsaettes dette i (20 a), og subtraheres de to forste og derpaa<br />
den forste og den sidste, faar man<br />
(20 d)<br />
I {^2 — ^1) (2a — X, — X,) + [y, — jKi) (2ß —yy —y,) = o<br />
\ (^3 — ^1) (2Ct — Xy — X.^) -f (^3 —yy) (2ß —7i — J3) =0,<br />
hvoraf a og [3 kan bestemmes. Opfattes a og (3 som lobende<br />
Koordinater, vil (20 d) blive Ligningerne for de to Linier,<br />
der er vinkelrette paa Midten af Segmenterne mellem [xy, yy),<br />
(x,, y,) og [xy, yy), [x.^, y..). Centrum bestemmes altsaa ved<br />
Skaering mellem disse to vinkelrette.<br />
I Anvendelserne danner man derfor forst de to til (20 d)<br />
svarende Ligninger for de vinkelrette paa Midten af Segmenterne<br />
mellem de givne Punkter; efter at Centrums Koordinater<br />
er bestemte ved Losning af disse Ligninger, findes<br />
Radius som Afstanden fra Centrum til et af de givne Punkter.
46<br />
y6. Bevis, at i enhver Trekant ligger Hojdernes Skaeringspunkt,<br />
Tyngdepunktet og den indskrevne Cirkels Centrum<br />
i en ret Linie.<br />
yy. Find Ligningen for den Cirkel, der er omskreven om<br />
Trekanten med Vinkelspidserne (i,i), (—2,4) og (16,4).<br />
78. Bevis, at i enhver Trekant ligger Sidernes Midtpunkter<br />
og Hojdernes Fodpunkter i samme Cirkelperiferi.<br />
79. Centrum i den omskrevne Cirkel for en Trekant med<br />
Vinkelspidserne [xy, yy), [x„ y,\ (x., y^) er (a, ß), medens<br />
(y, h) er Centrum i den Cirkel, der gaar gennem Sidernes<br />
Midtpunkter; bevis Formlerne<br />
2-^ ^ a = Xy + x,+ x.;^y 2& + (3 =yy +y, + j/3.<br />
§ 21. Cirkelbundter og Radikalaxe.<br />
Sämlingen af alle de Cirkler, der gaar gennem de samme<br />
to faste Punkter, kaldes et Cirkelbundt.<br />
Cirkelbundtet kan behandles ganske paa samme Maade<br />
som Liniebundtet; lad nemlig<br />
!<br />
C ^x'^ -^y^ -\- ax -\- by -\- c = o<br />
Cy^x^ -{-y^ -{- ayX + byy + q = o<br />
vaere to Cirkler i et Bundt, da vil Ligningen<br />
(21 a) C— k . Cy = o,<br />
hvor k er en fra i forskellig Konstant, vaere Ligningen for<br />
en vilkaarlig Cirkel i det ovennaevnte Bundt.<br />
En anden Fremstillingsform for denne vilkaarlige Cirkel<br />
faar man ved at erstatte Cirklen Cy =^ o med den rette Linie<br />
(21b) A^x cos 7c -\~ y sin u -\- p = o\<br />
den vilkaarlige Cirkels Ligning bliver da<br />
(21 C) C— k . A =Oy<br />
hvilken Ligning ogsaa for ^ = i vil fremstille en Cirkel.<br />
Om Ligningerne (21 a) og (21 c) bemaerker vi, at de altid,<br />
med det for (21a) naevnte Undtagelsestilfaelde, vil fremstille
47<br />
Cirkler, der gaar gennem Skaeringspunkterne for C=0 og<br />
Cy = o eller for C ^ o og A =^ o, hvis saadanne Skaeringspunkter<br />
existerer. Selv om dette ikke er Tilfaeldet, vil vi<br />
dog kalde de ved (21 a) og (21 c) fremstillede Systemer af<br />
Cirkler for Cirkelbundter.<br />
Det er let at se den geometriske Betydning af Konstanten<br />
k, der indgaar i de to ovennaevnte Ligninger; skrives nemlig<br />
(21 a) paa Formen C: Cy = k, giver (19d) strax Saetningen:<br />
Det geo7netriske Sted for de Punkter, hvis Pote7iser med<br />
Hensy7i til Cirklerne (21) C ^^ O og Cy^O staar i det g2V7ie<br />
Forhold k, er. for k^ i, e7i Cirkel med Ligni7igen C—k. Cy^^O\<br />
dette geometriske Sted i7ideholder de giv7ie Cirklers Skceri7tgspunkter,<br />
hvis saadan7ie existerer.<br />
Skrives (21 c) paa Formen C\A^^k, giver (19 d) i Forbindelse<br />
med (13 b) den analoge Saetning:<br />
Det geometriske Sted for de Punkter, hvis Pote7iser i7ied<br />
Hensy7i til Cirkle7i (21) C =^ O staar i det ko7tsta7ite For hold k<br />
til deres Afstande fra Linie7i (21 b) ^ = o, er en Cirkel med<br />
Lig7ii7igen C — k . A ^=^ o\ de7i7ie Cirkel gaar derfor gen7iem<br />
SkcEringspunkterne for de to giv7ie Kurver, hvis saada7i7ie<br />
findes.<br />
For at betragte det for (21 a) naevnte Undtagelsestilfaelde<br />
>^ = I vil vi bevise den speciellere Saetning:<br />
Det geo77tetriske Sted for de Punkter, hvis Pote7iser med<br />
He7isy7i til to gizmc Cirkler er ligestore, er en ret Li7iie, der<br />
staar vi7ikelret paa Ce7iterli7iie7i, og som. gaar ge7i7iem. de<br />
giv7ie Cirklers Sk(Eri7igspU7ikter, hvis saada7ine existerer.<br />
De7ine rette Li7iie kaldes Cirkler7ies Radikalaxe.<br />
Ifolge Definitionen faar Radikalaxen for Cirklerne (21)<br />
Ligningen<br />
(21 d) C— Cy'^{a — a^x •\- [b — b^y -\- c— Cy =0;<br />
da nu denne Linie har Retningskoefficienten —{a — a^ : [b—z^^)^<br />
medens Centerlinien har Retningskoefficienten [b — b^ : [a — a^,<br />
ses det strax, at de to Linier staar vinkelret paa hinanden.<br />
Vil man söge Skaering mellem to Cirkler, kan man derfor<br />
erstatte den ene af dem med deres Radikalaxe.
48<br />
Det er nu let at bevise folgende vigtige Saetning:<br />
De tre Radikalaxer. der kan dan7ies for tre Cirkler,<br />
tag7ie to og to, gaar alle ge7ine7n sa77t77ie Pu7ikt, der kaldes<br />
Cirkler7ies Radikalce7itru77i.<br />
Lad Cirklernes Ligninger, paa F'ormen (21), vaere<br />
(7 = 0, Q = o, Co = o,<br />
saaledes at deres Radikalaxer bliver<br />
C — Cy^^ Oy Cy — C,=-0, Co — (^ = o;<br />
da disse Ligninger ved Addition giver en Identitet, maa de<br />
tre Radikalaxer gaa gennem samme Punkt.<br />
Ved Hjaelp af denne Saetning kan man konstruere Radikalaxen<br />
for to Cirkler, der ikke skaerer hinanden, idet man<br />
tegner en vilkaarlig tredje Cirkel, der skaerer begge de givne<br />
og fra de to derved bestemte Radikalaxers Skaeringspunkt<br />
nedfaelder den vinkelrette paa de givne Cirklers Centerlinie.<br />
Af Ligningen (21 d) faar man endvidere:<br />
Radikalaxer7ie for e7i fast Cirkel og Cirkler7ie i et Bu7idt<br />
danner et Li7iiebu7idt.<br />
Er nemlig C= o og Cy —kC, = o Ligningerne for den<br />
faste Cirkel og en vilkaarlig Cirkel i Bundtet, bliver Radikalaxen<br />
for disse to Cirkler bestemt ved Ligningen<br />
C[i —k) — [Cy — kC,) =C—Cy — k [C— C,) = o;<br />
der fremstiller et Liniebundt.<br />
Ved Hjaelp af den sidste Saetning konstruerer man en<br />
Cirkel, der gaar gennem to givne Punkter A og B og tillige<br />
rorer en given Cirkel. Hvis nemlig C er Skaeringspunktet<br />
mellem Linien AB og Radikalaxen for den faste Cirkel og<br />
en vilkaarlig Cirkel gennem A og B, medens Tangenterne<br />
fra C til den givne Cirkel rorer denne i D og E, vil den<br />
30gte Cirkel vaere bestemt ved at gaa gennem A, B og D<br />
eller A, B og E\ Opgaven faar derfor i Almindelighed to<br />
Losningen<br />
Vi vil endnu anvende Laeren om Radikalaxen til at bevise<br />
folgende velkendte Saetning:
49<br />
Hvis to Cirkler rorer hi7ia7ide7i, er LcB7igde7i af Ce7iterli7iien<br />
lig Tned Radier nes Su7n eil er Differens.<br />
Uden at indskraenke Raekkevidden af Beviset for denne<br />
rent geometriske Saetning gaar vi ud fra Cirklerne<br />
(21 e) ;r2+j2 = ^2^ [x — aY^y^'-^ry^,<br />
hvis Centerlinie har Laengden a, og hvis Radikalaxe faar<br />
Ligningen<br />
(21 f x= ^•<br />
^ ^ 2a<br />
Skal Cirklerne rore hinanden, maa Radikalaxen skaere<br />
enhver af dem i to sammenfaldende Punkter. Kombineres<br />
imidlertid (21 f) med en af Ligningerne (21 e), kan den saaledes<br />
erholdte Ligning i y da og kun da faa lige Rodder,<br />
naar disse Rodder er Nul; Betingelsen herfor giver imidlertid<br />
let<br />
(21 g) \r ±ry a.<br />
Zo. Find Ligningen for de Cirkler, der har Radius i, og<br />
som horer til det ved Cirklerne<br />
'^'+/- + 3^+J' + I =0, ;i;2_|._y2_5^_|.2j = §<br />
bestemte Bundt.<br />
81. Find Ligningen for den Cirkel, der gaar gennem Begyndelsespunktet<br />
og Roringspunkterne for de Tangenter,<br />
der kan traekkes fra [a, o) til Cirklen x^ -{- [y — b)^ — r~.<br />
82. Find Ligningen for den rette Linie, der gaar gennem<br />
Roringspunkterne for Tangenterne fra [Xy, yy) til [x — a)-<br />
+ {y- ^Y = r'^<br />
83. Find Ligningen for de to Cirkler, der gaar gennem<br />
Punkterne (1,4) og (2,3), og som rorer Cirklen [x— 17)*-<br />
4-(j—12)2 = 64.<br />
84. Gennem Punktet A [Xy, yy) traekkes en vilkaarlig ret Linie,<br />
der anden Gang skaerer Cirklen x'^ -\-y- — XyX—j'j^=o<br />
N. Nielsen: Laerebog i analytisk Plangeometri. 4
50<br />
i Punktet Cog Radikalaxen for denne Cirkel og x- -^-y- = ri<br />
B'y bevis, at Produktet AB. AC er lig med Potensen<br />
af Punktet A med Hensyn til den sidste af Cirklerne.<br />
85. Hvis den i Opg, 84 naevnte Linie AB skaerer Cirklen<br />
X- ^ y^ =z r- i Punkterne P og Q, skal man bevise, at<br />
A^ B og Py Q er to harmonisk forbundne Punktpar.<br />
86. Find det geometriske Sted for Centrum i en Cirkel, der<br />
har en given Radius, og hvis Radikalaxe med en given<br />
Cirkel gaar gennem et givet Punkt.<br />
§ 22. Cirklens Tangent.<br />
Vi vender nu tilbage til Cirklens Ligning i polaere Koordinater,<br />
idet dens Centrum falder i (0,0); saettes derfor i (19 c)<br />
Ä = ^ = o, faas den simplere Ligning<br />
(22) p2 + 2p(;ri cos© -\-yy sin©) + Xy"^ + yi^ — ^^ = O.<br />
Skal Linien gennem [Xy, y-^ og under Vinklen © med<br />
4r-Axen vaere Tangent til Cirklen, maa Ligningen (22) give<br />
to ligestore Vaerdier for p; dertil udkraeves Betingelsen<br />
(22a) [Xy COS © +7i sin 0)2 = Xy'^ + Ji^ — r\<br />
der viser, at den stillede Opgave kun er mulig, naar<br />
Xy~ -\-yy->r~, hvoraf Saetningen:<br />
Fra et Punkt kan der trcEkkes to, en eller inge7i Ta7igenter<br />
til en Cirkel, eftersom Punktet ligger ude7ifor, paa<br />
eller indenfor Cirkle7is Periferi.<br />
Ligger specielt Punktet [Xy, y^ paa Cirkelperiferien, bliver<br />
hojre Side i (22 a) Nul, eller med andre Ord<br />
(22 b) x^^^yy^^r'-y<br />
for Retningskoefficienten for Tangenten med Roringspunktet<br />
(^i> y\) f^^s derfor Udtrykket<br />
(22 c) tg0 = - ^ ;<br />
y\<br />
da nu Radius til Roringspunktet har Retningskoefficienten<br />
yy : JT^, faas Saetningen:
51<br />
Tange7ite7i staar vinkelret paa Radius til R0ringspti7iktet.<br />
Ligningen for Tangenten med Roringspunktet [x^,y^ bliver<br />
derfor under Anvendelse af (22 b) og (22 c)<br />
(22 d) xXy -\- yyy = r'--<br />
Har Cirklen derimod Centrum i (0:, b), behover vi blot at<br />
parallelforskyde Koordinatsystemet, saa at Begyndelsespunktet<br />
falder i (—Ä, —b)\ Tangenten med Roringspunktet [Xy, y^)<br />
faar da Ligningen<br />
(22 e) {X - a) [xy — a)-i-{y-b) {yy - b) = r\<br />
hvor Xy og y^ skal tilfredsstille Cirklens Ligning, altsaa<br />
(22 f) [x,~aY + [yr-bY = rK<br />
Onskes (22 d) bragt paa Normalform, behover vi blot at<br />
dividere denne Ligning med + V-^i" + JJ^i^ = + ^^ hvoraf den<br />
sogte Ligning:<br />
(22 g) X cos u -\-y sin u + r ^=^ Oy<br />
der viser, at:<br />
Afsta7ide7i fra enhver Cirkelta7tgent til Ce7itrum. er 7iumerisk<br />
lig m.ed Cirklens Radius.<br />
Heraf faas atter Saetningen:<br />
Det geometriske Sted for Centrum. i e7i Cirkel, der rorer<br />
to rette Linier, bestaar af de to Linier, som halverer Vi7ikler7ie<br />
m^ellem. de givne.<br />
For at finde den Ligning, der under et fremstiller de to<br />
Tangenter, der fra [Xy, y^ kan traekkes til Cirklen x^-\-y'^—r^~'=- o,<br />
multiplicerer vi (22 a) med p2; anvendes derpaa (5f), faas den<br />
sogte Ligning<br />
r {r'-yr'^^^-^xY + (^— ^i')b-yxY<br />
^^^ ^ y +2^i7i(^ —^i)(7—Ji) = o,<br />
der er homogen af anden Grad ix — Xy og y—yy. Kaldes<br />
Retningskoefficienterne for de to ved (22 h) fremstillede rette<br />
Linier for a^ og a,.^ faas derfor ifolge § 18<br />
2x.y. f- — ^.2<br />
a^ + a. = 5—^ :,' a^a, = — -<br />
1 ' - y2 Xy- ^ r- Xy^
52<br />
Skal Tangenterne (22 h) staa vinkelret paa hinanden, faas<br />
derfor Betingelsen Xy- -{-yy- = 2/-', hvoraf Saetningen:<br />
Det geo77ietriske Sted for de Pimkter, hvorfra Tangenterne<br />
til en Cirkel med Radius r er vi7ikelrette paa hina7iden, er<br />
en Cirkel konce7itrisk med de7i giv7ie og med Radiics r]l 2.<br />
?>y. Find Ligningen for en Cirkel, der gaar gennem Punktet (1,1)<br />
og rorer de to rette Linier 3:1: + j^-f 4 = o, x—3jj/ = 2.<br />
88. Find Ligningen for en Cirkel, der gaar gennem Punkterne<br />
(7, 8), (16, 17) og rorer den rette Linie ^x-i-4y — 66.<br />
89. Find de to Ligninger, der under et fremstiller enten<br />
begge de ydre eller begge de indre Faellestangenter til<br />
Cirklerne x- + j'- = r- og [x— a)- -1-jj/2 _ ^^2^<br />
§ 23. Trekantens fire Roringscirkler.<br />
Som en Anvendelse af Saetningerne i § 22 og af Laeren<br />
om den rette Linies Ligning paa Normalform vil vi finde<br />
Ligningerne for de fire Cirkler, der rorer Siderne eller deres<br />
Forlaengelser i Trekanten med Vinkelspidserne A (8, — 3),<br />
Siderne AB, BC og CA faar da henholdsvis Ligningerne<br />
yx—4y = 68, yx-\- 4y = 2y 4X-{- yy = 11<br />
eller, paa Normalform, saaledes at Afstandene fra enhver<br />
Side ind i Trekanten er positive:<br />
yx — 4y — 68 ^ ^ yx + 4y—2 ^ ^ 4X -j- yy — 11 ^ ^<br />
— ^65 ' I65 ' ~]6s<br />
Linierne, der halverer Vinklerne Ay B og Cy faar derfor<br />
Ligningerne<br />
(23) 3^—117=57. '-^=5, ii^+iijj^= 13,<br />
medens de Linier, der halverer Nabovinklerne til A, B og C,<br />
fremstilles ved Ligningerne<br />
(23 a) 11^ + 3y = 79, 4y = — s3y y — x= 3.
Loses derpaa to af Ligningerne (23) med Hensyn til<br />
X og y, ser man, at den indskrevne Cirkel faar Centrum<br />
(5, — ^^), hvorefter Radius r bestemmes som Afstanden fra<br />
dette Punkt til en af Trekantens Sider; man finder<br />
Paa samme Maade faar man ved at kombinere en af<br />
Ligningerne (23) med en dertil svarende af (23 a), at Centrerne<br />
i de Cirkler, der rorer Siden BC, Siden CA og Siden AB<br />
udvendig, faar Koordinaterne<br />
(--¥> -¥). (5, 8), (-V/-, -¥)><br />
hvorefter man for de tilsvarende Radier finder Udtrykkene<br />
II<br />
7165 -:^ 21 165<br />
4 44<br />
§ 24. Geometriske Steder.<br />
Efter at vi i det foregaaende har fremstillet Grundtraekkene<br />
af den rette Linies og Cirklens analytiske Geometri, vil vi<br />
gennem Losningen af et Par specielle Opgaver angive en<br />
almindelig Methode, som man bor folge ved Udledelsen af<br />
Ligninger for geometriske Steder, hvis geometriske Definition<br />
er saa kompliceret, at deres Ligninger ikke direkte kan udledes<br />
af de lige udviklede fundamentale Formler.<br />
Som Exempel vil vi gennemfore Losningen af Opgaven:<br />
T /\ ABC trc^kkes en Transversal DE -^ BC; bevis, at<br />
det geometriske Sted for e7iJiver af de frie Vi7ikelspidser i<br />
Kvadratet med DE til Side er sa77tme7tsat af to rette Li7iier.<br />
Ved Losningen af saadanne Opgaver bor man gaa frem<br />
paa folgende Maade:<br />
l^. Hvis Koordi7iatsyste7net ikke allerede er fastlagt af<br />
selve de7i stillede Opgave, bor det IcBgges, saaledes at den<br />
Figur, 77ia7i skal behandle, kom7ner til at i7idtage e7i simpel<br />
Stilli7ig i Forhold til det.
54<br />
Hvis dette ikke gores, udsaetter man sig for vidtloftige,<br />
ofte uoverkommelige Regninger.<br />
1 ovennaevnte Exempel laegges ;i:-Axen ud ad Siden BC,<br />
der indtager en Saerstilling fremfor de to andre. Begyndelsespunktet<br />
laegges i B, medens C og A faar Koordinaterne<br />
[a, o) og (/;, c).<br />
2 ^. Ma7i i7idf0rer saa inange Param^etre, ne7nlig ubekendte<br />
Koordi7iater, Ret7ii7igskoefficienter o. s. v., at Figuren,<br />
hvorofn Tale7t er, laa fast, hvis disse Parametre var bekendt<br />
e.<br />
I vort Exempel tillaegger vi D og E Koordinaterne (a, y)<br />
og (ß, y), hvorved vi har udtrykt, at DE er parallel<br />
med BC<br />
3 ^. Figure7is giv7ie Egenskaber udtrykkes a7ialytisk i<br />
Lig7ii7iger, saaledes at Koordi7iaterne til det Pu7ikt [x, y),<br />
hvis geometriske Sted soges, kan beste7n7nes ved det giv7ie<br />
og de i7tdf0rte Parametre.<br />
I vort ovennaevnte Exempel maa vi udtrykke, 2X D og E<br />
falder henholdsvis paa Trekantsiderne AB og A C\ derved<br />
faas Betingelserne<br />
(24) Y^ = ca, {b — ^) Y = ^[3 — ca\<br />
hvis Punktet {x, y) skal vaere den Vinkelspids i Kvadratet,<br />
der er modstaaende til E (|3, y), faas<br />
(24 a) X — a, y — y = + (j3 — a).<br />
4^. Mellem de U7ider 3 '^ 7i(BV7ite Lig7ii7iger elimineres<br />
derpaa de i7idf0rte Para7netre; der 7naa derfor vcere e7i<br />
Lig7ii7ig flere end Para7netre.<br />
Denne Operation er i Regien Opgavens vanskeligste,<br />
fordi vi ikke besidder noget almindeligt Middel til dens<br />
Gennemforelse. Hvis alle Ligningerne, som i den stillede<br />
specielle Opgave, er lineaere, kan man anvende Determ.ina7itteorien\<br />
men dette bor dog ogsaa paa Grund af de vidtloftige<br />
Regninger i Regien undgaas.<br />
I ovennaevnte Exempel finder vi af (24) og den forste<br />
Ligning i (24 a) folgende Udtryk for a, |3 og y:
o:)<br />
ex ^ ab — ax -{- bx<br />
a = x, y=^> |3 = y<br />
hvoraf ved Indsaettelse i den sidste (24 a) det sogte geometriske<br />
Sted<br />
{24 b) by — ex = + a{b — x),<br />
der altsaa er sammensat af to rette Linier.<br />
5^. Det under 4^ fu7idne geo77ietriske Sted diskuteres.<br />
Den ene af de to i (24 b) fundne rette Linier svarer ojensynlig<br />
til det Tilfaelde, hvor Kvadratet ligger paa samme<br />
Side af DE som BC eller paa modsat Side som Vinkelspidsen<br />
A\ denne rette Linie maa aabenbart indeholde Punktet<br />
(o, —a)\ dens Ligning bliver derfor<br />
(24 c) [a -\- c)x — by = ab.<br />
Ligger Kvadratet derimod til den modsatte Side, maa det<br />
geometriske Sted indeholde Punktet (o, a); den tilsvarende<br />
rette Linies Ligning bliver derfor<br />
(24 d) {a — c)x -{- by = ab.<br />
Da det geometriske Sted for den ene af Kvadratets Vinkelspidser<br />
sammensaettes af to rette Linier, maa det samme vaere<br />
Tilfaeldet med det geometriske Sted for den anden Vinkelspids.<br />
De hertil svarende Ligninger findes paa lignende<br />
Maade.<br />
Som andet Exempel vil vi lose Opgaven:<br />
Cirklen x- + y- + ax = b- skceres af Ordi7iataxe7i i<br />
Punkterne A og Ay og af e7i vilkaarlig ret Linie gen7ie77t Ö<br />
i B og By; fi7id det geo77ietriske Sted for det bevcEgelige<br />
Skceringspimkt 77ielle77i de 077t Treka7iterne OAB og OAyBy<br />
Ü7nskrev7ie Cirkler.<br />
A faar Koordinaterne (o, b), Ay (o, —b)\ som Parametre<br />
indforer vi Retningskoefficienten a for Linien gennem 0 og<br />
Koordinaterne {Xy, jJ og {x,, ;,) til B og By\ OBBy faar<br />
derfor Ligningen y = ax, hvoraf yy = a^r^, y, = ^x.^, medens<br />
a\ og X, bestemmes ved Skaering mellem den givne Cirkel
56<br />
Og Linien y = ax; disse Abscisser bliver derfor Rodder r<br />
Ligningen<br />
(l + a2) X- -}- ax — b~ = o,<br />
hvoraf<br />
(24e) ^,+,.^, = __^_, ^^,,, = __i!_,<br />
For at finde Ligningen for den Cirkel, der er omskreven<br />
om /\ OAB, oprejser vi de vinkelrette paa Midten af Linierne<br />
OA og OB; disse vinkelrette faar Ligningerne<br />
b ax. I / xÄ<br />
y = -y y - = [x i ,<br />
^ 2 ^ 2 a \ 2 )<br />
saa at Centrums Koordinater bliver<br />
/(i+a2);ir^ —a^ b\<br />
[ 2 jj-<br />
da Cirklen tillige skal gaa gennem (o, o), bliver dens Ligning<br />
(24 f) ^- + 7- — (i + a2)Xy — ab]X— by == o.<br />
Ligningen for den om /\ OAyBy omskrevne Cirkel findes<br />
ved i (24 f) at saette x, for Xy og —b for b; denne Ligning<br />
bliver altsaa<br />
(24 g) ;tr2 + j^2 _ [(i j^ et2^ x.y -^ ab]x -^ by = o.<br />
Adderes dernaest (24 f) og (24 g), faas ved Anvendelse af<br />
(24 e) den sogte Ligning<br />
(24 h) x- + y^ -}- ~ X = o.<br />
90. Find det geometriske Sted for Midtpunkterne af de<br />
Rektangier, der er indskrevne i en given Trekant.<br />
91. I en Trekant traekkes en Transversal parallel med den<br />
ene Side, og i dens Skaeringspunkter med de to andre<br />
Sider oprejses vinkelrette paa disse. Find det geometriske<br />
Sted for de vinkelrettes Skaeringspunkt.
57<br />
92. To Cirkler rorer hinanden i A\ gennem A traekkes en<br />
Linie, der anden Gang skaerer Cirklerne i B og C Find<br />
det geometriske Sted for Midtpunktet af BC<br />
93. Find det geometriske Sted for Midtpunkterne af de<br />
Korder, en given Cirkel afskaerer af Linierne i et Liniebundt.<br />
94. Givet en Cirkel og i denne en fast Diameter; find det<br />
geometriske Sted for Centrerne i de Cirkler, der rorer<br />
den givne Diameter, og som har deres Centrer beliggende<br />
paa deres Radikalaxer med den faste Cirkel.<br />
FEMTE KAPITEL,<br />
Keglesnit med Toppunkt i Begyndelsespunktet<br />
§ 25. Fsellesligningen for alle Keglesnit.<br />
Vi vil nu söge det geometriske Sted for de Punkter, hvis<br />
Afstande fra et givet Punkt F og en given Linie / staar i<br />
det givne Forhold e. Af Grunde, som vi laerer at kende i<br />
Stereometrien, kaldes denne Kurve et Kegles7iit. F kaldes<br />
BrcendpU7ikt^ l Ledeli7tie og e Exce7itriciteten for denne Kurve.<br />
Vi laegger Koordinatsystemet, saaledes at Abscisseaxen<br />
gaar gennem F og er vinkelret paa /, medens Begyndelsespunktet<br />
O vaeiges, saaledes at OF = e . POy hvor P er<br />
Skaeringspunktet mellem Abscisseaxe og Ledelinie. Derved<br />
opnaas nemlig, at Abscisseaxen bliver Symmetriaxe for<br />
Kurven, og at 0 bliver et af dens Punkter,<br />
Saettes PO = k, faar F Koordinaterne [ek, o) og / Ligningen<br />
X -\- k ^^ o. Betyder da [x, y) et vilkaarligt Punkt<br />
paa Kurven, faas af Definitionen<br />
hvoraf den sogte Ligning<br />
e{x-^k)= ±]y^J^[x~ke)\
58<br />
(25) ;'2 = 2^(i ^ e)kx-\-[e'''— \)x'\<br />
For at diskutere (25), saetter vi for Kortheds Skyld<br />
(25a) 2^(i+^)>^=/, e'^—i^q,<br />
hvorefter Ligningen antager den simplere Form<br />
(25 b) y-^^pxJ^qx''^.<br />
Ifolge vor Definition maa q her forudsaettes storre end — l,<br />
hvorimod p kan antages positiv. Var nemlig / negativ, künde<br />
vi blot skifte positiv Retning for ;ir-Axen, og Tilfaeldet / = o,<br />
^>o giver de to rette Linier gennem O<br />
(25c) y^ ±\~q^x\<br />
p =• q ^=.0 giver ;r-Axen regnet dobbelt, medens Kurven for<br />
/ = o, q
59<br />
Saettes specielt i (25 d) Xy — yy = o, spalter denne Ligning<br />
sig i de to andre<br />
/ r^ P cos H<br />
6o<br />
§ 26. Forskellige Former af Keglesnit.<br />
Vi vil begynde vor Diskussion af Ligningen (25 b)<br />
(26) j'2 =px-\' qx""-, ^ = ^2 _ I<br />
med at udlede nogle faelles Egenskaber for de Kurver, der<br />
svarer til ^^o. Saettes i (26) j = o, faas<br />
(26 a) X ^=^0, X •= — -1<br />
der viser, at disse Kurver, foruden i Begyndelsespunktet, tillige<br />
skaerer ;i;-Axen i Punktet (—/ : ^, o); da Skaeringen mellem<br />
Kurven (26) og Ordinatlinien x = —/ : q, giver y- = o,<br />
maa denne Ordinatlinie vaere Tangent til Kurven i Punktet<br />
Q med Koordinaterne (—p'^qy o).<br />
Det saaledes bestemte Punkt Q kaldes Kurvens a7idet<br />
Toppunkt, Tangenten i Q Kurvens a7iden Toppu7iktstange7tt.<br />
Om Kurverne med to Toppunkter vil vi dernaest bevise<br />
Saetningen:<br />
MidtpU7iktet M mellem de to Toppu7ikter 0 og Q er<br />
Ce7itrum i Kurve7i; derTned me7ies, at enhver Korde gennem<br />
M halveres af dette Pu7ikt.<br />
Vaeiges M til Pol i det polaere Koordinatsystem, som er<br />
anvendt i (25 d), skal man altsaa saette Xy = —p : {2q), yy = o,<br />
hvorefter Ligningen (25 d) antager den simplere P'orm<br />
(26 b) (sin2 e — q cos2 ©) p2 =, _ ^ ;<br />
da (26 b) er rent kvadratisk i p, er dens to Rodder ligestore<br />
med modsatte Tegn, hvilket viser, at Polen M er Midtpunktet<br />
af den paa Linien afskaarne Korde.<br />
For q
6i<br />
disse Kurver har derfor endnu et Braendpunkt og en Ledelinie<br />
med samme Egenskab som F og l.<br />
For dernaest at bestemme de forskellige Former af Keglesnit<br />
maa vi saerskilt betragte folgende Tilfaelde:<br />
lO. ^^o, ^|;>>i; Kurve7i kaldes e7i Hyperbel.<br />
For at danne os en Forestilling om Hyperblens Udseende<br />
bemaerker vi, at (26) giver j' imagincer. naar o'^x'^—p : q,<br />
saa at Kurven ikke har Punkter beliggende i Parallelstriben<br />
mellem de to Toppunktstangenter.<br />
Endvidere kan vi vaeige | x \ saa stör, at den numeriske<br />
Vaerdi af de to tilsvarende Vaerdier for y bliver storre end<br />
et forud opgivet nok saa stört Tal.<br />
Hyperble7t bestaar derfor af to aab7ie, adskilte Grene.<br />
2^. ^z=o, ^=1; Kurve7i kaldes en Parabel.<br />
Af den saaledes erholdte Ligning<br />
{26 d) y- = px<br />
folger, at Parablen ikke kan have Punkter med negativ<br />
Abscisse; den bestaar derfor af en aaben Gren, der rorer<br />
jj/-Axen i (o, o) og er symmetrisk med Hensyn til :r-Axen.<br />
Parablen har folgende geometriske Egenskaber:<br />
Parablen er geometrisk Sted for de Punkter, der har ligestore<br />
Afstande fra e7i give7i Li7tie, Ledelinie7i, og et givet<br />
Punkt, BreB7idpunktet. Alle Parabler er Iigeda7i7iede.<br />
Af (25 a) faas, for e =^ i, p = 4k; Braendpunktet har der<br />
for Koordinaterne I—> oj, medens Ledelinien faar Ligningen<br />
P P<br />
JT + — = o, og Braendstraalen til [Xy, y^ har Laengden ^1 + — •<br />
4 4<br />
3^. 0>^;> — I, e
62<br />
p p<br />
2]—g - 2i—q<br />
saa at den störst mulige Vaerdi for y bliver p\ (2]/—q).<br />
Ellipsen maa derfor vaere en lukket Kurve.<br />
4^' q =^ — I; Kurve7i er e7i Cirkel.<br />
5^- ^
63<br />
For Hyperblen og Parablen faas derimod Saetningerne:<br />
E7iliver ret Li7iie med Ret7ii7igskoeificie7ite7i<br />
(27 b) tg©= +1^<br />
skcsrer Hyperble7i i et ue7idelig fjcBr7it Punkt.<br />
E7ihver ret Li7iie parallel med Parablens Axe skcErer<br />
Kurve7i i et ue7idelig fjcBrnt Punkt.<br />
Forsvinder i (27) samtidig Koefficienterne til p- og til p,<br />
maa de saaledes erholdte Linier skaere Kurven i to ue7idelig<br />
fj(Er7ie Pu7ikter; saadanne rette Linier kaldes Asymptoter til<br />
vedkommende Kurve, hvis de da antager en endelig og bestemt<br />
Stilling.<br />
Den ny Betingelse<br />
(27 c) 2yy sin © —/ cos © — 2qXy cos © = O<br />
kan sammen med (27 a) ikke tilfredsstilles for Parablen; for<br />
Hyperblen faas derimod ved Anvendelse af (27 b)<br />
(27 d) P + ^q^x = + 2jil'^;<br />
da nu {Xyy yy) er et vilkaarligt Punkt paa en af Hyperblens<br />
Asymptoter, faas Saetningen:<br />
Hyperble7i har to og ku7i to Asym^ptoter, nemlig<br />
(27 e) p + 2qx ^ + 2y]qy<br />
eller tag7ie U7ider et<br />
(27 f) (/ + 2^.r)2 —4^j2 ^ o;<br />
Asy77iptoterne gaar begge ge7inem Hyperblens Ce7itru77t<br />
(_^:(2^), o).<br />
Om Asymptoterne vil vi endvidere bevise folgende Saetning:<br />
Paa en vilkaarlig ret Li7iie afsk(Bres der ligestore Stykker<br />
i7iellem Hyperble7i og defis Asy77tptoter.<br />
Vi vil bevise, at Hyperbelkorden og Segmentet mellem<br />
Asymptoterne har samme Midtpunkt; skaeres derfor den<br />
rette Linie j = a;ir + ^ med Hyperblen j'-—^^^ _}_ ^;i:2^ b^.<br />
stemmes Abscisserne Xy og x^_ til Skaeringspunkterne ved<br />
Ligningen<br />
(a2 — q)x''-^ {2aa ~p)x ^ a- = o,
64<br />
medens Abscisserne x^ og x^ til Skaeringspunkterne mellem<br />
den samme rette Linie og Asymptoterne, fremstillede under<br />
et ved Ligningen (27 f), bestemmes som Rodder i<br />
(4^7a- — 4q-) x- -f {8qaa — 4pq) x + 4^^2 —p2 — Q;<br />
derved faas<br />
Xy + .i'.> ,r.. -\- x^ p — 2aa<br />
2 ~~ 2 ^ 2 (a2 — q)<br />
og dermed er Saetningen bevist.<br />
Hvis ovennaevnte rette Linie er Tangent til Hyperblen,<br />
faas specielt:<br />
Ta7ige7itens R0ri7igspu7ikt 77ied Hyperble7i er MidtpU7ikt i<br />
det Segme7it, Asy77tptoter7ie afskcerer paa Ta7igenten.<br />
99. Naar to faste Punkter af en Hyperbel forbindes med<br />
et vilkaarligt Punkt af Kurven, skal man bevise, at det<br />
Segment, som Forbindelseslinierne afskaerer af en af<br />
Asymptoterne, er konstant.<br />
100. Et Parallelogram, hvis ene Diagonal er Korde i en<br />
Hyperbel, har sine Sider parallele med Asymptoterne;<br />
bevis, at den anden Diagonal i Parallelogrammet gaar<br />
gennem Kurvens Centrum.<br />
IUI. Bevis, at Afstandene fra et vilkaarligt Punkt af en<br />
Hyperbel til Asymptoterne har det konstante Produkt<br />
P^<br />
Aq[q + i)<br />
102. Bevis, at det er muligt at vaeige \xy\ saa stör, at den<br />
numeriske Vaerdi af Afstanden fra Hyperbelpunktet<br />
[Xy, yy) til en af Asymptoterne bliver mindre end en<br />
forud opgiven nok saa lille positiv Storrelse.<br />
Saettes i (27)<br />
§ 28. Diametre.<br />
{28) 21'; sin © —/ cos © — 2qXy cos © = o,<br />
bliver Ligningen rent kvadratisk i p; Polen [xy, yy) maa derfor<br />
vaere Midtpunktet af den Korde, som Keglesnittet afskaerer<br />
paa den rette Linie.
65<br />
Ligningen (28) maa derfor tilfredsstilles af Koordinaterne<br />
{xy, yy) til Midtpunktet af enhver Korde, som danner Vinklen 0<br />
med Abscisseaxen, hvoraf Saetningen:<br />
Ved ethvert Kegles7iit er det geometriske Sted for ]\IidtpU7ikter7ie<br />
af et Systefn af parallele Korder, so7n med Axeii<br />
da7i7ier Vi7ikle7i ©^ e7i ret Li7iie med Lig7iingen<br />
(28a) J = ^ - ^ + ^ •<br />
tg © ' 2 tg ©'<br />
den7ie rette Li7iie kaldes Kordesystemets Dia7neter.<br />
Ved Ellipse og Hyperbel gaar alle Diametre gennem<br />
Centrum; ved Parablen faas derimod Ligningen<br />
{28b) y - ^<br />
2te©<br />
saa at Diametrene her er parallele med Axen.<br />
For © = :T : 2 falder Diametren sammen med ;r-Axen,<br />
hvoraf atter fremgaar, at denne Linie er Symmetriaxe for<br />
alle Keglesnit.<br />
Ved Ellipse og Hyperbel faar Diametren RetningskoeflBcienten<br />
hvoraf Betingelsen<br />
(28 d) tg^.tg© = ^ = e'^— I,<br />
der er symmetrisk i Vinklerne u og ©. Diametren til et<br />
Kordesystem, som danner Vinklen u med Axen, maa derfor<br />
danne Vinklen © med denne Linie. Til enhver Diameter<br />
svarer der derfor en anden, saaledes at de to Diametre gensidig<br />
horer med til hinandens Kordesystemer. To saadanne<br />
Diametre kaldes konjugerede\ deres Retningskoefficienter tilfredsstiller<br />
Betingelsen (28 d).<br />
Enhver af Asymptoterne er sin egen konjugerede Diameter.<br />
Ved Cirklen staar de konjugerede Diametre vinkelret paa<br />
hinanden.<br />
N. Nielsen : Laerebog i analytisk Plangeometri. 5
66<br />
Af (28 d) i Forbindelse med (26 c) ser man, at kun den<br />
ene af to konjugerede Diametre ved Hyperblen kan skaere<br />
Kurven.<br />
103. Bevis, at enhver ret Linie skaerer Hyperblens Asymptoter<br />
og et Par konjugerede Diametre i fire harmonisk forbundne<br />
Punkter.<br />
104. Anvend den i § 24 udviklede almindelige Metode til<br />
at finde Ligningen for Diametren til et System af<br />
parallele Korder i Ellipsen eller Hyperblen.<br />
105. Gennem et Braendpunkt i Ellipse eller Hyperbel traekkes<br />
to Korder parallele med to konjugerede Diametre;<br />
bevis, at deres Sum er konstant.<br />
§ 29. Tangenten.<br />
Skal Linien fra {xy, yy) under Vinklen © med Axen vaere<br />
Tangent til Kurven, maa (27) give to ligestore Vaerdier for p,<br />
hvortil udkraeves Betingelsen<br />
!<br />
{2yy sin © —p cos © — 2qXy cos ©)2<br />
= 4 (sin2 Q — q cos2 ©) {y^^ — pxy — qXy%<br />
Multipliceres derpaa i denne Ligning med p2 paa begge<br />
Sider af Lighedstegnet, og erindres Identiteterne<br />
p cos Q = X — Xy, p sin © =jj/ —yy,<br />
ser man efter en simpel Omformning, at Ligningen<br />
f [2yyy —p[x + Xy) — 2qxXyY<br />
\ ==4{y'-P^- q^') {yi' -P^i - q^i')<br />
under et vil fremstille de to Tangenter, der muligvis kan<br />
traekkes fra [xy, yy) til Keglesnittet.<br />
Falder [Xyy yy) paa Kurven, er altsaa<br />
yi^ = P^i + q^i^'y
^7<br />
bliver de to Linier (29 a) samme7tfaldende, saa at Tangenten<br />
med Roringspunktet [Xy, jj/J faar Ligningen<br />
(29 b) 2yyy =/ (^ + ;ri) + 2qxXy,<br />
medens dens Retningskoefficient bliver<br />
For at diskutere Ligningen (29 a), divideres med cos2 0<br />
paa begge Sider af Lighedstegnet i (29), hvoraf Ligningen<br />
(29 d) {pxy + qxy^) tg2 0 —yy {p + 2qxy) tg © +^ + qyy^- = o,<br />
4<br />
der bestemmer Retningskoefficienterne for de Tangenter, som<br />
muligvis kan traekkes fra {xy, yy) til Keglesnittet; (29 d) maa<br />
i saa Tilfaelde have reelle Rodder, hvortil udkraeves<br />
(29 e) yx'>P^i + ^^1':<br />
Fra et Pu7ikt i Pla7ien ka7i der derfor trcskkes to, en<br />
eller ingen Tange7iter til et Kegles7iit, eftersom dette Punkt<br />
ligger ude7ifor, paa eller i7idenfor Keglesnittet.<br />
Skal de to Tangenter fra {Xy, y^ staa vinkelret paa hinanden,<br />
faas ifolge (29 d)<br />
^(^r+/i')+/^i+^ = o;<br />
altsaa:<br />
Det geometriske Sted for de Punkter. hvorfra Ta7ige7iterne<br />
til en Ellipse eller Hyperbel staar vi7ikelret paa hinanden, er<br />
Cirkle7i<br />
der har samme Centrum som Keglesnittet, og hvis Radius er<br />
(29 g) ''"'^^'^^'<br />
dette Sted existerer saaledes for alle Ellipser, men kun for<br />
de Hyperbler, for hvilke q
68<br />
Antages q = o, faas derimod specielt:<br />
Det geo7netriske Sted for de Punkter, hvorfra Ta7ige7iter7ie<br />
til Parable7i staar vi7ikelret paa hi7ia7iden, er Kurve7is Lede-<br />
li7iic.<br />
Taenkes i (29 d) Vinklen © mellem Keglesnittets Axe og<br />
Tangent opgivet, vil Ligningen<br />
(29 h) {px + qx^) tg2 (d—y{p-\- 2qx) tg © + - + qy'^ = O<br />
4<br />
under et fremstille de mulig existerende Tangenter, der i<br />
den ved Vinklen © bestemte Retning kan traekkes til Ellipsen<br />
eller Hyperblen; ved Parablen faas derimod kun en Tangent<br />
i den opgivne Retning, nemlig<br />
P<br />
(29 i) y = x\.gQ -^ 4tg©<br />
For naermere at undersoge (29 h), loses denne Ligning<br />
med Hensyn tiljK; derved erholdes<br />
(29 k) _;.=.(;,+ A) tg 0 + A . ytg-^0_^;<br />
man kan derfor altid til Ellipsen traekke to Tangenter i en<br />
given Retning; ved Hyperblen kraeves derimod<br />
(291) tg © > + ]/^ eller tg © < — ]^^,<br />
hvoraf ved Sammenligning med (27 b) Saetningen:<br />
Hyperbeltange7ite7is spidse Vi7ikel m.ed Axe7i er altid<br />
7tU77terisk storre end Asymptote7ts spidse Vi7ikel m.ed den7ie<br />
Li7iie.<br />
Ligningen (29 k) viser, at der i de to ved tg © = + 1 ^7<br />
bestemte Retninger kun kan traekkes e7i Tangent til Hyperblen<br />
nemlig den paagaeldende Asymptote.<br />
106. Hvilken Form antager Hyperbeltangentens Ligning, naar<br />
Roringspunktet fjaerner sig uden Graense?
69<br />
§ 30. Polaren.<br />
Ge7i7ie7n et Pu7ikt P [Xy, yy) trcekkes en ret Linie, der<br />
skcBrer et Keglesnit i A og B. Det geometriske Sted for det<br />
Pu7ikt Q, der sa7n7ne7z med P deler AB harmo7iisk. vil da,<br />
naar Linie7i drejer sig om O. blive e7i ret Li7iie, der kaldes<br />
Polare7i til P, medens P kaldes den7ie Linies Pol m,ed Hensyn<br />
til Kegles7iittet.<br />
Saettes PA = p^, PB — p^ og PQ — p, bliver Betingelsen<br />
for harmonisk Deling ifolge (3 d)<br />
(30) 2P1P2 = p(Pi -fPs);<br />
nu er imidlertid p^ og p^ Rodder i (27), hvorved (30) gaar<br />
over til folgende Ligning<br />
(30a) 2{yy^—pXy — qXy-)-{-p[2yy sin © —p cos © — 2qXy cos ©)=0,<br />
der fremstiller det sogte geometriske Sted i polaere Koordinater.<br />
Betegner [x, y) de retvinklede Koordinater til Q, faas<br />
X — ^1 = p cos ©, y —yy = p sin ©,<br />
saaledes at (30 a) overfort i retvinklede Koordinater bliver<br />
(30 b) 2yyy =p[x -{- Xy)-{- 2qxXyy<br />
der altsaa er Polarens Ligning.<br />
Man ser, at Polarens Ligning for7nelt er den samme<br />
som Tangentens; kun mangler i Almindelighed i (30 b) Betingelsen<br />
for, at {Xy, y^ ligger paa Keglesnittet; er dette<br />
specielt Tilfaeldet, bliver Punktets Polar netop Tangenten<br />
med Polen som Roringspunkt.<br />
Af Definitionen for Polaren faas strax folgende Egenskab<br />
ved denne Linie:<br />
Ligger Pole7i udenfor KegleS7iittet, gaar Polaren ge7i7te7n<br />
R0ri7igspU7ikter7ie for de Tange7iter, der ka7i trcekkes fra<br />
Pole7t til Kurven.<br />
Af (30 b) faas endvidere :<br />
Hvis P ligger paa Polaren til Q, vil Q ligeledes ligge<br />
paa Polare7i til P.
yo<br />
Hvis de to Punkter har Koordinaterne [Xy, yy) og [x^, jg)»<br />
bliver den faelles Betingelse nemlig<br />
V'iyi =P{^i+ '^2) + 2qXyX^.<br />
Derved faas atter Saetningerne:<br />
Ge7i7ie7nl0ber Pole7i en ret Li7iie, vil Polare7i dreje sig 0771<br />
de7i7ies Pol.<br />
Drejer Polare7i sig om et fast Punkt, vil Polen ge7tnemlobe<br />
dettes Polar.<br />
Af (30b) udleder man endnu folgende Saetning:<br />
Ethvert bestemt Pu7ikt i Pla7ie7i har e7i ganske bestemt<br />
Polar 7)ied Hensy7i til et givet Keglesnit, naar blot Pu7iktet<br />
ikke falder sammen Tned de7i7ie Kurves Ce7itrum, hvis et saada7it<br />
findes.<br />
At Centrum her er udelukket, haenger sammen med, at<br />
det Punkt, der sammen med Midtpunktet af et Segment<br />
deler dette harmonisk, er uendelig fjaernt.<br />
Omvendt kan man bevise Saetningen:<br />
E7ihver bestemt ret Li7iie har en ganske besternt Pol Tned<br />
He7isy7i til et givet Kegles7iit, hvori de7i ikke er Diameter.<br />
Soges nemlig Polen til Linien<br />
(30 c) ax ^by ^ c,<br />
maa denne Ligning bringes paa Formen (30 b); Polen til<br />
(30 c) bestemmes derfor ved Ligningerne<br />
— a b c — 2cq — ap<br />
p -h 2qXy 2yy pXy f^<br />
saa at Polen faar Koordinaterne<br />
(30 d) l.=lP'^, -f^-);<br />
^^ ^ \ap + 2cq 2 [ap + 2cq))'<br />
disse Koordinater bliver ved Parablen uendelig störe, naar<br />
^ = o, altsaa naar (30 c) er parallel med ;ir-Axen, ved Ellipse<br />
eller Hyperbel derimod, naar ap -f 2cq — 0, altsaa naar (30 c)<br />
gaar gennem Kurvens Centrum.
71<br />
107- Bevis, at Skaeringspunktet mellem den vinkelrette fra<br />
Polen paa Polaren og Keglesnittets Axe er uafhaengigt<br />
af Polens Ordinat.<br />
108. Bevis, at Diametren til det med Polaren parallele Kordesystem<br />
gaar gennem Polen.<br />
109, Hvorledes konstrueres ved Cirklen Polaren til et Punkt,<br />
der ligger indenfor Kurven?<br />
HO. Et vilkaarligt Punkt J/paa Cirklen ;tr2 _j_ ^2 — ^-2 p^Q.<br />
jiceres paa Axerne i My og M^, medens Polen P til<br />
MyM^ projiceres paa Axerne i Py og P^\ bevis, at<br />
PyP2 er Tangent til Cirklen.<br />
§ 31. Parablens Tangent og Normal.<br />
For Parabeltangenten med Roringspunktet M{xyy yy) fandt<br />
vi i § 29 Ligningen<br />
{31) ^yyx =p{x + xyyy<br />
for at finde Skaeringspunktet T mellem Tangent og Axe<br />
saettes i (31) jj/ = o; 7" faar da Koordinaterne (—Xy, o). Projektionen<br />
P 2i M paa Axen har Koordinaterne [xy.^ o); altsaa<br />
faas Saetningen:<br />
Parablens ToppU7ikt er Midtpunktet melleTU e7i Tangents<br />
Sk(Bringspu7ikt m.ed Axen og R0ri7igspunktets Projektion paa<br />
samme Li7iie.<br />
Linien gennem M vinkelret paa Tangenten kaldes dette<br />
Punkts Normal'y Normalen faar derfor Ligningen<br />
2^1<br />
(31a) y—yx = — y (^ —^1).<br />
og dens Skaeringspunkt N med Axen faar Koordinaterne<br />
(*i+f °)-<br />
Liniesegmenterne PTog PN kaldes henholdsvis Subtangent<br />
og Subnormal \ man finder
72<br />
PT= PO -^ OT=—Xy — Xy = — 2;ir^<br />
PN=PO+ 0N= - Xy^Xy-^r^^-^<br />
hvoraf Saetningen:<br />
Parablens Sub7tormal er ko7ista7it og lig m.ed ^ Kurve7is<br />
halve Parameter.<br />
Endvidere faar vi Saetningen:<br />
Ved Parablen halverer Ta7igent og Normal Vinklerne<br />
Tnellem BrcBndstraale7i til R0ri7igspunktet og e7t Li7iie ge7i7ie7Tt<br />
dette parallel med Axen.<br />
P<br />
Da Braendstraalen EM har Laengden Xy'\-—'^ bliver dens<br />
4<br />
Ligning paa Normalform ifolge (13 f)<br />
^'(^-i)-(^'-fV<br />
(31b) _ •-- ^r_ = o,<br />
medens Linien gennem M parallel med Axen faar Ligningen<br />
(31c) y—yi = 0;<br />
Halveringslinierne for Vinklerne mellem (31 b) og (31 c) bliver<br />
imidlertid netop (31) og (31 a); endvidere ser man herved, at<br />
Tangenten altid maa halvere det Par Topvinkler, i hvilke O<br />
er beliggende.<br />
Endvidere faas Saetningen:<br />
Toppunktstange7iten er geometrisk Sted for BrcB7idpU7iktets<br />
Projektio7i paa Tange7tter7ie.<br />
Hvis Tangenten danner Vinklen v med Abscisseaxen^<br />
kan dens Ligning ifolge (29 i) skrives paa Formen<br />
(31 d) 4y cos ^^ sin z/ = 4X sin2 v -\- p cos^ Vy<br />
medens den vinkelrette fra Braendpunktet faar Ligningen<br />
(31 e) y= - y^ — j)<br />
cos V sm V<br />
cot V, = —<br />
y P<br />
^ - —X<br />
4
73<br />
saa at Elimination af v mellem (31 d) og (31 e) giver det<br />
sogte geometriske Sted<br />
hvoraf x = o, y' + ix— ~] =0. Den forste af disse Ligninger<br />
fremstiller Toppunktstangenten, medens den sidste<br />
ikke tilfredsstilles af andre reelle Punkter end Braendpunktet.<br />
Denne sidste Losning maa derfor forkastes; den er kommen<br />
med, fordi Ligningerne (31 d) og (31 e) begge kan tilfredsstilles<br />
af Braendpunktets Koordinater, naar man tillaegger v en<br />
passende imagincEr Vaerdi.<br />
Det vil nu vaere let ogsaa at bevise folgende Saetning:<br />
Ledeli7iie7i er geo7netrisk Sted for de Pimkter, der ligger<br />
sym7netrisk med BrcEndpu7iktet 77ied He7isy7i til Ta7igenterne.<br />
Ligger nemlig {x, j') og f — > o) symmetrisk med Hensyn<br />
til Tangenten, maa deres Midtpunkt vaere Braendpunktets<br />
P<br />
Projektion paa Tangenten, altsaa faas x ~{- - = O] men dette<br />
4<br />
er netop Ledeliniens Ligning.<br />
Endvidere finder man<br />
FT=FO+ OT= — {xy + ^)<br />
FN^ FO + ON=Xy + ^ = EM,<br />
4<br />
hvoraf Saetningen:<br />
E71 Cirkel 77ted Br(^7idpu7iktet so7n Centrum og Br(B7idstraale7i<br />
EM som Radius gaar ge7inem Skceringspu7ikterne<br />
melle77i Axe7i og Tange7it og Nor77ial i M.<br />
III. En Linie parallel med Parablens Axe skaerer Kurven i A,<br />
to vilkaarlige Tangenter i B og C og deres Roringskorde<br />
i D\ bevis, at AD er mellemproportional mellem<br />
AB og AC
74<br />
112. Til en Parabel traekkes tre Tangenter, den ene til Toppunktet;<br />
bevis, at Arealet af den Trekant, de begraenser,<br />
er det halve af Trekanten, der har sine Vinkelspidser<br />
i Roringspunkterne. Bevis endvidere, at Hojderne i<br />
den forste Trekant skaerer hinanden paa Ledelinien, og<br />
at dens omskrevne Cirkel gaar gennem Braendpunktet.<br />
113. Bevis ad syntetisk Vej de ovenfor udviklede Saetninger<br />
om Ledelinie og Toppunktstangent.<br />
114. Find Ligningen for den Cirkel, der gaar gennem de<br />
tre Parabelpunkter, hvis Normaler udgaar fra et fast<br />
Punkt; find dernaest det geometriske Sted for denne<br />
Cirkels Centrum, naar Parablens Parameter varierer,<br />
medens Toppunktet ligger fast.<br />
115. Til en Parabel tegnes to faste Tangenter, der skaerer<br />
hinanden paa Axen, og en tredje vilkaarlig Tangent.<br />
Bevis, at Summen af de Stykker, som den sidste Tangent<br />
afskaerer paa de to faste, regnede fra deres Skaeringspunkt,<br />
har en konstant Sum.<br />
116. Bevis, at ved Parablen kan si7ius af Vinklen mellem en<br />
Tangent og Linien fra dens Roringspunkt til Parablens<br />
Toppunkt aldrig vaere storre end \.<br />
§ 32. Geometriske Konstruktioner ved Parablen.<br />
Parablen, given ved Beliggenheden af Braendpunkt og<br />
Ledelinie, kan ikke ko7itinuert konstrueres ved Passer og<br />
Lineal; derimod kan man ad denne Vej bestemme saa mange<br />
Punkter, man selv vil, af ovennaevnte Kurve, idet man soger<br />
Skaering mellem Cirkler om Braendpunktet som Centrum og<br />
Linier parallele med Ledelinien i Afstande, der er lig med<br />
Cirklernes Radier.<br />
Idet vi stedse taenker os Parablen given ved Beliggenheden<br />
af Braendpunkt og Ledelinie, vil vi angive nogle vigtige<br />
Konstruktioner vedrorende denne Kurve.<br />
l^. Teg7i Tange7iten i et givet Pu7ikt M af Parablen.<br />
Enten halveres Vinklen mellem Braendstraalen til M og<br />
en Linie gennem dette Punkt parallel med Axen, eller man
75<br />
tegner en Cirkel med Braendpunktet F som Centrum og EM<br />
til Radius.<br />
2^. Tegn Tange7iter7ie fra et givet Pu7ikt K til Par ab loi.<br />
Det med Braendpunktet med Hensyn til den sogte Tangent<br />
symmetriske Punkt bestemmes som Skaeringspunkt mellem<br />
Ledelinien og en Cirkel med Centrum K og Radius KF\<br />
hvis disse Skaeringspunkter er Qy og Q.^, vil Linierne vinkelrette<br />
paa Midten af FQy og FQ^ vaere de sogte Tangenter;<br />
Roringspunkterne bestemmes ved at skaere Tangenterne med<br />
Linier gennem Qy og Q^ parallele med Axen.<br />
Braendpunktets Projektion paa den sogte Tangent bestemmes<br />
som Skaeringspunkterne Ry og R^ mellem Toppunktstangenten<br />
og en Cirkel over KF som Diameter.<br />
3^. Tegn til Parablen e7i Tange7it, der er parallel 77ied<br />
en give7i Li7iie.<br />
Punkterne Q og R i 2^ bestemmes ved Skaering mellem<br />
Ledelinie eller Toppunktstangent og en Linie gennem F<br />
vinkelret paa den givne Retning.<br />
4^. Fi7id Sk
76<br />
121. Konstruer en Parabel af to Tangenter, den enes Roringspunkt<br />
og Toppunktet.<br />
122. Konstruer en Parabel af to Tangenter og deres Roringspunkter.<br />
123. Tegn en Parabelkorde lig og parallel med en given<br />
Linie.<br />
SJETTE KAPITEL.<br />
ElHpse og Hyperbel.<br />
§ 33* Symmetriaxerne som Koordinataxer.<br />
Vi har i § 26 bevist, at de Kurver, der fremstilles ved<br />
Ligningen<br />
(33) y'^=px^qx\ q^o<br />
har Centrum i Punktet (—/: (2^), 0], og at Ordinatlinien<br />
gennem dette Punkt ligesaa vel som ;ir-Axen er Symmetriaxe<br />
for Kurverne.<br />
Vaeiger vi disse Symmetriaxer til Koordinataxer, parallelforskyder<br />
vi blot y-Axen til ovennaevnte Centrum; vi skal<br />
altsaa for x saette x—p:[2q), medens j holdes uforandret;<br />
derved antager (33) Formen<br />
^2<br />
(33 a) qx^—y^ = ^. q = ei—l.<br />
Aq<br />
Vi indforer dernaest den positive Linie a, saaledes bestemt,<br />
at<br />
(33 b) —^=±ayP=:^2a (^2 _ i),<br />
^q<br />
hvor overste Fortegn svarer til Ellipsen [q
Indfores « og ^ i (33 a), antager denne Ligning Formen<br />
(33 c) _^2_(i_^2)(^-2_^2),<br />
der altsaa bliver den faelles Ligning for Ellipse og Hyperbel<br />
i det ny Koordinatsystem; (33c) viser umiddelbart, at begge<br />
Koordinataxer nu er Symmetriaxer for disse Kurver.<br />
For at finde Koordinaterne til det i § 25 forekommende<br />
Braendpunkt F og Ligningen for den tilsvarende Ledelinie /,<br />
bemaerker vi, at (25 a) i Forbindelse med (33 b) giver<br />
ek ^=- +
78<br />
(33 0 EM = ^ 4- exy, FyM = a — eXy<br />
og for Hyperblen, eftersom .r^ ^ o:<br />
(33 g) FyM=a + exy, EM^ — a + eXy,<br />
hvoraf henholdsvis for Ellipsen og Hyperblen<br />
(33 h) EM + FyM = 2^, FyM— EM = 2^,<br />
saa at vi har bevist Saetningen:<br />
Ellipse og Hyperbel er geometrisk Sted for de Pu7ikter,<br />
hvis 7iumeriske Afstande fra to giv7ie Pu7ikter har e7t give7i<br />
Sum eller Differens.<br />
Linien 2a kaldes Ellipsens störe Axe, Hyperblens forste<br />
eller transverse Axe.<br />
Ligningen (33 c) antager en anden Form, hvis vi indforer<br />
Linien<br />
(331) b = a^±{i-e%<br />
derved erholdes nemlig<br />
Ved Ellipsen kaldes Linien 2b Kurvens lille Axe, ved<br />
Hyperblen dens anden Axe. Ved Ellipsen er 2b den Korde,<br />
som Kurven afskaerer paa Ordinataxen; ved Hyperblen kan<br />
vi derimod ikke tillaegge 2b en lignende geometrisk Betydning.<br />
De fire Konstanter a, by p og e, som vi nu har indfort<br />
ved Ellipse og Hyperbel, er forbundne ved Ligningerne<br />
(331) +(,_,.) = ^ = A,<br />
saa at vi kun behover at kende to af disse Konstanter for<br />
at bestemme de ovrige.<br />
Saettes e^=]2, kaldes Hyperblen ligesidet; man finder<br />
af (33I)<br />
(33 m) 2a = 2b=p,<br />
saa at den ligesidede Hyperbel faar Ligningen<br />
(33 n) x-^—y- = a^.
79<br />
Af (33 1) finder man folgende ny Form for Asymptoternes<br />
Ligninger<br />
b<br />
{330) y=±-x<br />
Og for Retningskoefiicienterne til to konjugerede Diametre<br />
Betingelsen<br />
(33 P) tg?^. tgz; = + --•<br />
a-<br />
Vi har endnu tilbage at betragte Ligningen 72 _^;t;_^ ^;t;2<br />
for q
8o<br />
128. Find Ligningen for den Hyperbel, der gaar gennem<br />
Punktet [c, d) og er konfokal med (har samme Braendpunkter<br />
som) Ellipsen<br />
X- Va-<br />
/;-<br />
§ 34. Ellipsen som retvinklet Projektion af Cirklen.<br />
Ligningen for Ellipsen, der ifolge (33 k) kan bringes paa<br />
Formen<br />
(34) r-' = ^,(«^-n<br />
leder naturlig til at sammenligne denne Kurve med Cirklen<br />
{34 a) n^^a^-^\<br />
der er konstrueret over Storaxen som Diameter. Saettes<br />
nemlig i disse Ligninger ^ — ;f, faas uden Hensyn til Fortegnet<br />
V b<br />
(34 b ^ = -><br />
r<br />
hvoraf folgende Saetning kan udledes:<br />
Drejes Pla7ie7i Tned e7i Cirkel med Radius a en Vinkel v,<br />
saaledes at cosv ^= b : a, vil Cirklens retvinklede Projektion<br />
paa de7i oprindelige Pla7i blive en Ellipse med Halvaxerne<br />
a og b.<br />
Da Projektionerne af en vilkaarlig Figur paa parallele<br />
Planer er kongruente, kan vi indskraenke os til at dreje<br />
Cirklen (34 a) om Abscisseaxen. Da Ordinatlinierne i den<br />
ny Stilling er vinkelrette paa Drejningsaxen, vil det samme<br />
vaere Tilfaeldet med deres Projektioner paa den oprindelige<br />
Plan, saa at Vinklen mellem enhver Ordinatlinie og dens<br />
Projektion er v\ men dermed er ifolge en bekendt Projektionssaetning<br />
og Formlen (34 b) vor Saetning bevist.<br />
Samme Projektionssaetning giver endvidere folgende:<br />
Ellipse7i Tned Halvaxer7ie a og b har Arealet nab.<br />
Derimod kan Laengden af en Ellipsebue ikke findes ved<br />
elementaere Midier.
8i<br />
Endvidere faas folgende Projektionssaetning, analog med<br />
den forrige:<br />
Drejes Planen Tned en Ellipse med Halvaxer7ie a og b<br />
^7n Lilleaxen e7i Vi7ikel v, saaledes at cos v — b\a, bliver<br />
Ellipsens Projektio7i paa de7i opri7idelige Pla7t CirkleTi<br />
(34 c) x'--\^y'- = b\<br />
Beviset er analogt med det foregaaende.<br />
Da en Kurves Tangent projiceres som Tangent til Kurvens<br />
Projektion, udleder man umiddelbart folgende Tangentkonstruktioner<br />
ved Ellipsen:<br />
i^. Ellipseta7ige7ite7i med RoriTigspunkt A ko7istrueres.<br />
idet Tna7i til Cirklen over Sto7'axe7i so77t DiaTfieter tegTier<br />
Ta7igente7i i det Pu7ikt B, der har sani77ie Abscisse so77z A:<br />
skcBrer Cirkeltange7ite7i Storaxe7is ForlcEngelse i C, vil AC<br />
rore Ellipsen i A.<br />
2^. Ta7igenter7ie fra et udve7idigt Pu7ikt A til EllipseTi<br />
ko7istrueres, idet 7na7i bestemmer det Punkt B, hvis Ordi7iat<br />
faas ved at Tnultiplicere OrdinateTi til A Tned a\ b; skeerer<br />
Ta7ige7iter7ie fra B til Cirkle7i over Storaxe7i som DiaTneter<br />
Storaxens ForlcETigelse i C og D. er CA og DA de sogte<br />
Ellipsetange7tter-<br />
Da et System af parallele Korder i Cirklen projiceres<br />
som parallele Korder i Ellipsen, og da Midtpunktet af en<br />
Korde projiceres som Midtpunkt i Kordens Projektion, ser<br />
man, at:<br />
Konjugerede Diametre i Ellipse7i er Projektioner af to<br />
paa hi7ia7ide7i vinkelrette Cirkeldiafnetre.<br />
Ved Hjaelp af denne Saetning er det let at bevise ogsaa<br />
folgende:<br />
Hl 'is E7idepunkter7ie af to konjugerede Halvdia77ietre i<br />
e7i Ellipse Tned HalvaxerTie a og b er [Xy, yy) og [x^, y^j,<br />
har Tna7t<br />
(35 c) Xy^-\-x,^ = a\ j-2 4.^,^2 = ^2.<br />
Heraf faas atter:<br />
SuTfi7ne7i af Kvadraterne af to konjugerede HalvdiaTnetre<br />
i en Ellipse Tned Halvaxerne a og b er a- -\- b^.<br />
X. Nielsen: Laerebog i analytisk Plangeometri. 6
82<br />
Angaaende Ellipsens Form bemaerker vi, at denne Kurve<br />
bliver en Cirkel for ^ = o, altsaa a = by men at den bliver<br />
m^re og mere fladtrykt, jo mere e naermer sig til i. Holdes,<br />
for e = ly Storaxen konstant, svinder Ellipsen ind til Segmentet<br />
mellem [a, o) og (— a, o) regnet to Gange.<br />
Ellipsen kan ikke koTitinuert konstrueres ved Passer og<br />
Lineal; derimod kan man ad denne Vej bestemme saa<br />
mange af dens Punkter, som man selv vil, idet man soger<br />
Skaering mellem Cirkler, der tegnes om Braendpunkterne som<br />
Centrer, og hvis Radiers Sum er lig med Ellipsens Storaxe.<br />
En simplere Konstruktion angives af Formlen (34 b);<br />
tegnes nemlig to Cirkler med Centrer i Begyndelsespunktet<br />
og Radierne a og b, og skaerer en vilkaarlig Radius disse<br />
Cirkler i henholdsvis A og B, vil Skaeringspunktet mellem<br />
Ordinatlinien til A og en Linie gennem B parallel med<br />
Abscisseaxen vaere et Punkt af Ellipsen. Tangenterne i A<br />
og B til de to Kurver skaerer ;i:-Axen i samme Punkt.<br />
Danner ovennaevnte Radius OA Vinklen v med Abscisseaxen,<br />
faas for Koordinaterne til Ellipsepunktet B Udtrykkene<br />
(34 d) X = a cos V, y =^ b sin v,<br />
der undertiden med Fordel kan benyttes.<br />
129. Bevis, at der mellem to ligedannede Ellipser, hvis Axer<br />
falder ud ad hinanden, afskaeres ligestore Stykker af<br />
en vilkaarlig ret Linie.<br />
130. Bevis, at de Trekanter, hvori to Sider er konjugerede<br />
Halvdiametre i en Ellipse, har det konstante Areal \ab.<br />
131. Bevis, at den Trekant, der dannes af to Halvdiametre<br />
i en ElUpse, har samme Areal som den Trekant, der<br />
dannes af de konjugerede Halvdiametre.<br />
132. Fra et Punkt i en Ellipse udgaar to Korder q og c^<br />
parallele med to konjugerede Diametre dy og d^'y<br />
bevis, at<br />
r 2 /- 2<br />
f?_ + ^ = I
83<br />
§ 35* Den vilkaarlige Hyperbel som Projektion af den<br />
ligesidede.<br />
Den ligesidede Hyperbel spiller i Hyperblens Teori en<br />
lignende Rolle som Cirklen i Ellipsens. Sammenlignes nemlig<br />
de to Ligninger<br />
(35) y' =<br />
= ^'(^2_^2) ri2=E2 — ^2<br />
a- j X .<br />
faas for ^ ^ x<br />
(35 a)<br />
y b<br />
hvoraf Saetningerne:<br />
n a<br />
Drejes e7i ligesidet Hyperbel med Axerne 2a om forste<br />
Axe en ViTikel v, saaledes at cos v — b : a, vil dens Projektion<br />
paa deTZ opri7idelige Pla7i blive e7i Hyperbel med Halvaxer7ie<br />
a og b, hvor b
84<br />
der netop udtrykker ovennaevnte Arealsaetning for den ligesidede<br />
Hyperbel, hvorefter denne Saetning umiddelbart udvides<br />
til at gaelde for en vilkaarlig Hyperbel ved Anvendelse<br />
af de foregaaende Projektionssaetninger.<br />
Ovennaevnte Arealsaetning kan ogsaa udtrykkes saaledes:<br />
Den Treka7it, der dan7zes af e7Z vilkaarlig Tange7zt til en<br />
Hyperbel Tned Halvaxerne a og b og deTznes to Asymptoter<br />
har det konstante Areal ab.<br />
Erindres det nemlig, at Roringspunktet er Midtpunktet af<br />
det Segment, Asymptoterne afskaerer paa Tangenten, ser<br />
man ved en simpel geometrisk Betragtning, at Trekantens<br />
Areal bliver det dobbelte af det i den foregaaende Saetning<br />
omtalte Parallelograms.<br />
De foregaaende Projektionssaetninger giver os ikke nogen<br />
synderlig Lettelse ved Konstruktionen af isolerede Hyperbelpunkter,<br />
fordi den ligesidede Hyperbel ikke som Cirklen kan<br />
konstrueres konti7Zuert ved Passer og Lineal.<br />
Man kan konstruere saa mange Punkter, som man selv<br />
vil, af en vilkaarlig Hyperbel ved at söge Skaering mellem<br />
Cirkler, der tegnes om Braendpunkterne som Centrer, og<br />
hvis Radier har Differensen 2a.<br />
133. Bevis, at Ordinaten til et Punkt af den ligesidede<br />
Hyperbel er lig med Laengden af den Tangent, der<br />
kan tegnes fra dens Fodpunkt til Cirklen over Kurvens<br />
Axe som Diameter.<br />
§ 36. Ligningerne for Tangent og Polar.<br />
For at overfore Ligningen for Tangent og Polar (29 b)<br />
og (30 b), nemlig<br />
2yyy =p[x ^ Xy) + 2qxxy,<br />
i det Koordinatsystem, hvis Axer falder sammen med Kurvernes<br />
Symmetriaxer saettes som for x—p : {2q) og Xy —/ : (2^)<br />
i Stedet for henholdsvis x og Xy\ derved faas Ligningen
85<br />
2yy^ = 2qxx^ —<br />
hvoraf ved Anvendelse af (33 b) og (33 i) den S0gte Ligning<br />
(36) ^1 + ^^'^ = I<br />
^•5 > a-i - b"-<br />
hvor overste og nederste Tegn som saedvanlig gaelder for<br />
henholdsvis Ellipse og Hyperbel.<br />
Ligningen (36) fremstiller derfor Tangenten med Roringspunktet<br />
{x^, jj/i), saafremt dette Punkt falder paa Kurven, altsaa<br />
hvis<br />
(36a) ^ ± ^ = 1 .<br />
«2 — ^><br />
Er denne Betingelse derimod ikke opfyldt, fremstiller (36)<br />
Ligningen for Polaren med Polen [Xy, y^,<br />
Ved Cirklen med Centrum (o, o) og Radius r faar Polaren<br />
til {Xy, yy) derfor Ligningen<br />
(36 b) XXy -\-yyy = ;'2.<br />
falder Centrum derimod i {a, b), parallelforskydes Koordinatsystemet,<br />
saa at Begyndelsespunktet falder i (—a, —b),<br />
hvorved (36 b) antager Formen<br />
(36c) {x^-a){x-a) + {y,-b){y-b) = rK<br />
Af (36 b) faas strax Saetningen:<br />
Ved Cirkle7Z er Polare7z vi7zkelret paa Forbindelsesli7zie7z<br />
TnelleTn CeTitrum og Pole7z.<br />
For at bringe Tangentligningen (36) paa Normalform,<br />
maa vi bestemme d ved a, a og b, saaledes at<br />
X cos a + _>' sin a = ^<br />
bliver ide7ztisk med (36); dertil kraeves Betingelserne<br />
cos a sin a d<br />
hvoraf under Anvendelse af (36 a)
86<br />
a cos a b sin a<br />
d = = = -f I ^2 cos2 a + If- s\n- a,<br />
(^) {±'1) "<br />
saa at Tangentens Ligning paa Normalform derfor bliver<br />
(36 d) X cos a + j^' sin a = + ]a'~ cos2 a + b^ sin2 a,<br />
hvor det forste dobbelte Fortegn paa hojre Side viser, at<br />
der muligvis kan traekkes to Tangenter, hvis Normal danner<br />
Vinklen a med Abscisseaxen, medens det sidste dobbelte<br />
Tegn svarer til Ellipse og Hyperbel.<br />
En Diskussion af (36 d) forer os let til det i § 29 angivne<br />
Resultat om Hyperbeltangentens Vinkel med Axen i Sammenligning<br />
med Asymptotens Vinkel med den samme Linie.<br />
Saettes endelig i (36 d) a + '— i Stedet for a, faas<br />
(36 e) — xsina -{- y cos a = + ]/a'- sin2 a + b^ cos2 a;<br />
elimineres derpaa a mellem (36 d) og (36 e), hvilket sker ved<br />
at kvadrere og addere de to Ligninger, faas det geometriske<br />
Sted for de Punkter, hvorfra Tangenterne til Ellipse og<br />
Hyperbel staar vinkelret paa hinanden, nemlig Cirklen<br />
(36 f) ;ir2+j2^^2 + ^2<br />
Heraf folger, at dette geometriske Sted altid existerer for<br />
Ellipsen, men kun for de Hyperbler, for hvilke b
87<br />
§ 37- Tangent og Normal.<br />
For Ellipse- og Hyperbeltangenten med Roringspunktet<br />
M [Xy^ yy) fandt vi i § 36 Ligningen<br />
XXy m _ -<br />
ß2 ^ ^2<br />
der viser, at denne Linie afskaerer Stykkerne<br />
(37 -, + -<br />
xx yx<br />
af jr-Axen og j-Axen; disse Udtryk stemmer overens med<br />
de i §§ 34, 35 udledte Projektionssaetninger, idet de viser, at<br />
Tangenter til Ellipser eller Hyperbler med samme transverse<br />
Axe skaerer denne Axe i samme Punkt, naar deres Roringspunkter<br />
har samme Abscisse.<br />
Den vinkelrette paa Tangenten i M, der kaldes Normalen<br />
til My faar Ligningen<br />
(37 a) y-yi = +f^(^--^i);<br />
denne Linie skaerer derfor ;ir-Axen i Punktet N med Abscissen<br />
^,(i + ^) = .2^„<br />
saa at N faar Koordinaterne {e~Xy, o), medens Skaeringspunktet<br />
T mellem Tangenten og ;i;-Axen faar Koordinaterne<br />
{a~:xy, o).<br />
Da Projektionen P af M paa .^ir-Axen har Koordinaterne<br />
{Xy, ö), kan man nu uden Vanskelighed finde Laengderne af<br />
Subtangenten PT og af Subnormalen PN. Vi vil ikke opholde<br />
OS ved at nedskrive disse Udtryk, men strax gaa over<br />
til at bevise Saetningen:<br />
Tangent og Nor77ial ved Ellipse og Hyperbel halverer<br />
Vinkler7ze T7telle7n Br
88<br />
y, {a^ - XX,) = y {a^ - x^) = ± ^^.<br />
altsaa Tangentens Ligning. Saettes derimod venstre Sider i<br />
{37 b) ligestore med modsat Tegn, faas paa samme Maade<br />
Normalens Ligning.<br />
Undersoges Afstandene fra (37 b) til (o, o), ser man, at<br />
ved Ellipsen halverer Normalen det Par Topvinkler, hvori<br />
Centrum ligger, omvendt ved Hyperblen.<br />
Dernaest vil vi bevise Saetningen:<br />
Det geoTneiriske Sted for Brcendpunkternes Projektioner<br />
paa Ta7igenter7ze er en Cirkel Tned Radius a og m.ed CentruTn<br />
i Kurvens Ce7ztru77z.<br />
Skrives Tangentens Ligning paa Formen (36 d), altsaa<br />
(37 c) ;r cos a +7 sin a = + ^Id^ cos- a + ^2sin2 et,<br />
faar den Vinkelrette paa Tangenten fra Braendpunktet {^aeyO)<br />
Ligningen<br />
/ i\ / — \. ,, sin a cos a<br />
(37 d) y = [x -\- ae) tg a eller — —— ;<br />
da nu (37 c) er homogen af forste Grad i cos a og sin a,<br />
kan disse Storrelser ifolge (37 d) erstattes med henholdsvis<br />
X'^ ae og y'y derved faas under Anvendelse af Identiteten<br />
± b^ = ^2_^2^2.<br />
eller<br />
[x^ + ^2 ip aex)'^ = a^x+ aef + aY' — a'-eY'^<br />
[31 e) [x^' +r^- a^ (72 + (^ + acY) = o,<br />
saa at det geometriske Sted faar Ligningen<br />
(37 f) ,r2_,__^2_^2.<br />
den anden Faktor paa venstre Side i (37 e) giver intet virkeligt<br />
geometrisk Sted; dette forklares paa samme Maade som<br />
i § 31.<br />
Det vil nu vaere let at bevise ogsaa folgende Saetning:<br />
Det geo77zetriske Sted for de med det e7ie Brce7zdpU7zkt<br />
T7zed He7isy7i til Ta7Zge7zter7ie sy7nmetriske Punkter er e7z Cirkel<br />
Tned Radius 2a og Ce7ztrzi7n i det andet Brcsndpmzkt.
89<br />
Kaldes nemlig det med (+ aCy o) med Hensyn til Tangenten<br />
symmetriske Punkt {x, y), maa Midtpunktet mellem<br />
disse to Punkter tilfredsstille (37 f); derved faas ifolge (i d)<br />
for Punktet [x, y) folgende geometriske Sted<br />
[x ± aeY + y^ = 4?iK<br />
136. Fra Braendpunkterne i en Ellipse faeldes Vinkelrette<br />
paa en Tangent, og ethvert af Fodpunkterne forbindes<br />
med det andet Braendpunkt. Bevis, at disse Forbindelseslinier<br />
skaerer hinanden paa den tilsvarende Normal, og<br />
find det geometriske Sted for dette Skaeringspunkt,<br />
naar Tangentens Roringspunkt gennemlober Ellipsen.<br />
137. Ved Ellipse og Hyperbel traekkes to Tangenter, hvis<br />
Roringskorde gaar gennem det ene Braendpunkt; bevis,<br />
at P'orbindelseslinien gennem Tangenternes og de to<br />
tilsvarende Normalers Skaeringspunkt gaar gennem et<br />
fast Punkt.<br />
138. Find Ligningen for den Cirkel, der er omskreven om<br />
den retvinklede Trekant, der dannes af en Ellipses lille<br />
Axe og Tangent og Normal til et vilkaarligt af Ellipsens<br />
Punkter, og vis, at denne Cirkel gaar gennem<br />
Braendpunkterne.<br />
§38. Geometriske Konstruktioner ved Ellipse og Hyperbel»<br />
Idet vi taenker os Ellipsen eller Hyperblen bestemt ved<br />
Beliggenheden af Toppunkterne A og Ay og Braendpunkterne<br />
F og Fyy vil vi lose folgende fundamentale Konstruktionsopgaver<br />
vedrorende disse Kurver:<br />
10. Ko7ZStruer Ta7zge7zt og Normal til et givet Pu7zkt M<br />
af Kzcrven.<br />
Dette sker ved at halvere Vinklerne mellem Braendstraalerne<br />
EM og FyM.
90<br />
2^. TrcBk Ta7tge7zterne fra et givet Pu7zkt K til<br />
Kurve 71.<br />
a) Betegnes Skaeringspunkterne mellem Cirklen med Centrum<br />
F og Radius 2a og Cirklen med Centrum K og Radius<br />
K.Fy ved Qy og Q.^, vil disse Punkter ligge symmetrisk med<br />
Fy med Hensyn til de sogte Tangenter. Disse Tangenter<br />
konstrueres derfor som de Vinkelrette paa Midten af Linierne<br />
FyQy og FyQ^y mcdctts Roringspunkterne findes som Skaeringspunkter<br />
mellem Tangenterne og henholdsvis FQy og FQ^.<br />
ß) Skaeringspunkterne mellem de to Cirkler, der konstrueres<br />
over KFy og AAy som Diametre, bliver Projektionerne<br />
af Fy paa de sogte Tangenter, saa at disse Tangenter findes<br />
ved at forbinde de ovennaevnte Skaeringspunkter med K.<br />
3^. Trcsk Ta7igenter i en give7z Ret7zing til Ellipse og<br />
Hyperbel.<br />
Skaeringspunkterne mellem Cirklen over AAy som Diameter<br />
og den Vinkelrette fra et af Braendpunkterne paa<br />
den givne Retning ligger paa hver sin af de sogte Tangenter.<br />
4^. Fi7zd SkcBri7zgspu7ikterne melleT7z e7z give7z ret Linie<br />
og Ellipse7z eller Hyperble7z.<br />
Tegnes en Cirkel med Centrum F og Radius 2a, og betegnes<br />
et af de sogte Skaeringspunkter ved M, maa Cirklen<br />
med Centrum i M og Radius FyM berore den forrige, saa<br />
at Opgaven er reduceret til at tegne en Cirkel, der har Centrum<br />
paa den givne Linie, gaar gennem Fy og rorer den<br />
ovennaevnte givne Cirkel. Er Gy det med Fy med Hensyn<br />
til den givne Linie symmetriske Punkt, gaar den sogte Cirkel<br />
ogsaa gennem Gy, hvorved Opgaven er reduceret til den i<br />
§ 21 loste.<br />
Vi vil endnu i denne Sammenhaeng lose den analoge<br />
Opgave:<br />
5^. Fi7zd Sk(Eri7igspunkter7ze mellem e7z give7Z ret Linie<br />
m^ og Ellipse eller Hyperbel givne ved Exce7iticitete7z og Beliggenhede7z<br />
af et BrcBndpu7zkt F og e7z Ledelinze /.<br />
Idet P betegner Skaeringspunktet mellem / og Tn, traekkes<br />
Linien EP, medens K er et vilkaarligt Punkt paa ;;/, saa-
91<br />
ledes at Afstanden fra / til K er p. Hvis dernaest Cirklen<br />
med Centrum K og Radius e .p skaerer EP i A og B, vil<br />
Linier gennem F parallele med AK og BK skaere TTZ i de<br />
sogte Punkter.<br />
139. Konstruer en Ellipse eller Hyperbel, naar man kender<br />
Beliggenheden af to Tangenter og Centrum samt Laengden<br />
af den störe eller transverse Axe.<br />
140. Konstruer en Ellipse af en Tangent og den störe Axes<br />
Endepunkter.<br />
141. Konstruer en Ellipse eller Hyperbel, naar man kender<br />
Beliggenheden af tre Tangenter og et Braendpunkt.<br />
142. Bestem Skaeringspunkterne for to ElUpser, der har et<br />
Braendpunkt faelles.<br />
143. Konstruer en Ellipse eller Hyperbel af to Tangenter, et<br />
Punkt og et Braendpunkt.<br />
144. Traek i en Ellipse eller Hyperbel en Korde af given<br />
Laengde og Retning.<br />
145. Konstruer Skaeringspunkterne mellem en Ellipse eller<br />
Hyperbel og en dermed koncentrisk Cirkel.<br />
SYVENDE KAPITEL.<br />
Ligningen af anden Grad i x og z/.<br />
§ 39. To rette Linier.<br />
Den almindelige Ligning af anden Grad i x og y kan<br />
bringes paa Formen<br />
(39) Ax""^ + Bf- + 2Cxy + 2Dx + 2Ey -^ F ^ o,<br />
hvor Koefficienterne er uafhaengige af x og y.
92<br />
Vi har allerede i § 19 angivet de nodvendige og tilstraekkelige<br />
Betingelser, som Koefficienterne i (39) maa tilfredsstille,<br />
for at denne Kurve kan vaere en Cirkel; vi vil<br />
her, inden vi gaar over til den almindelige Diskussion af<br />
(39), angive Betingelsen for, at denne Ligning kan fremstille<br />
to rette Linier.<br />
I dette Ojemed parallelforskyder vi Koordinatsystemet,<br />
saa at {a, b) bliver Begyndelsespunkt; ifolge (7) skal vi da<br />
erstatte x og y med henholdsvis x -\- a og y + b; derved<br />
faas en Ligning af samme Form som (39), nemlig<br />
(39 a) Ax^ + By^ + 2Cxy + 2DyX + 2Eyy -^ Fy = o,<br />
hvor vi for Kortheds Skyld har sat<br />
( Dy=Aa-{-Cb + D<br />
(39b) Ey = Ca + Bb + E<br />
[ Fy = Aa^ + Bb^ + 2Cab + 2Da + 2Eb + F.<br />
Skal (39) nu fremstille to ikke parallele rette Linier, kan<br />
vi lade det vilkaarlige Punkt {a, b) vaere disse Liniers endnu<br />
ubekendte Skaeringspunkt. Er dette Tilfaeldet, maa (39 a)<br />
ifolge § 18 blive homogen af anden Grad i x og y; altsaa<br />
A =Ey = Fy =0;<br />
erstattes den sidste af disse Ligninger med<br />
Fy — aDy — bEy = o,<br />
faas til Bestemmelse 2i{ a og b Ligningerne<br />
Aa+ Cb + D = o<br />
(39 c) I Ca -{- Bb + E =0<br />
Da + Eb-{- F = Oy<br />
der altsaa maa tilfredsstilles af samme endelige og bestemte<br />
Vaerdisaet for a og b. En n0dve7zdig Betingelse herfor er, at<br />
(39 d)<br />
A C D<br />
C B E<br />
D E F<br />
= o;
93<br />
men ifolge § i6 kraeves det tillige, at hojst en af Underdeterminanterne<br />
(39 e) AB—C\ AE—DC, CE—DB<br />
er Nul.<br />
AB— C- kan ikke forsvinde; ti saa blev, ifolge § i6,<br />
de to forste Ligninger (39 c) identiske; altsaa<br />
A_^_D^<br />
C~ B~E'<br />
hvoraf igen fulgte, at alle tre Underdeterminanter (39e) maatte<br />
forsvinde; dermed har vi altsaa bevist Saetningen:<br />
De nodvendige og tilstrcekkelige Betingelser for, at (39)<br />
fremstiller to ikke parallele rette Li7zier, er, at Deter7ni7za7zte7z<br />
(39 d) forsvi7zder, og at samtidig AB ^ C^.<br />
For at undersoge Tilfaeldet AB = C-, bemaerker vi, at<br />
^ og ^ da maa have samme Fortegn, saa at vi uden Indskraenkning<br />
kan taenke os begge disse Koefficienter positive',<br />
men da erholdes<br />
(39 f) Ax^ + Z?y j^2Cxy = {xiıyi^y.<br />
hvor Fortegnet for '^B paa hojre Side skal vaere det samme<br />
som Fortegnet for C, naar A og B i (39) er positive.<br />
Skal nu ogsaa i dette Tilfaelde (39) fremstille to rette<br />
Linier, kan disse ifolge det foregaaende kun vaere parallele<br />
eller samme7zfalde7zde\ ovennaevnte Ligning maa derfor antage<br />
Formen<br />
(39g) {xi'A±yiB^p){xi~A±yiB^q)=o\<br />
Ligningerne (39) og (39 g) kan imidlertid da og kun da vaere<br />
identiske, naar<br />
2D 2E<br />
(39h) ;, + , = _ = - ^ . pq = F,<br />
saa at den sogte Betingelse ojensynlig bliver<br />
(39 i) E\^^ ±Di^.
94<br />
Det er imidlertid let at vise, at med Betingelsen AB — Cer<br />
de to Ligninger (39 d) og (39 i) idcTztiske; udregnes nemlig<br />
Determinanten i (39 d), reduceres Ligningen (39 d) til<br />
hvoraf, idet C = ± iAB,<br />
D [CE — DB) — E {AE—DC) = o,<br />
(^y^ + Di^)^=Oy<br />
hvilket netop er (39 i); altsaa har vi nu bevist folgende<br />
almindelige Saetning:<br />
De7z n0dve7zdige og tilstrcekkelige Beti7igelse for, at (39)<br />
fremstiller to rette Li7zier^ er at Determina7zte7z (39 d) forsvinder.<br />
Heraf folger igen den rent algebraiske Saetning:<br />
Den n0dve7zdige og tilstrcekkelige BetiTzgelse for, at Poly-<br />
7zomiet af a7zden Grad i x og y paa venstre Side af (39)<br />
kan oploses i et Produkt af to Poly7zomier af forste Grad i<br />
X og y, er at Koefficie7zter7ze tilfredsstiller (39 d).<br />
Hvis Betingelsen (39 d) er opfyldt, findes Ligningerne for<br />
de to ved (39) fremstillede rette Linier ved at lose (39) med<br />
Hensyn til x eller y.<br />
146. Bestem k ved ay saaledes at Ligningen<br />
X- + ay^ + (ö^ + \)xy -^-{1 — a)y + >^ = o<br />
fremstiller to rette Linier.<br />
147. Undersog Ligningerne<br />
4^' —3j'+4^ + i = o, 4^^+J^^+4^7 + i4^ + 7J^+i2=o.<br />
148. Find den Ligning, der under et fremstiller de to Linier,<br />
som halverer Vinklerne mellem de to rette Linier i (39).<br />
§ 40. Ellipse eller Hyperbel.<br />
Vor almindelige Diskussion af (39) maa ligeledes deles i<br />
to Tilfaelde, eftersom AB J C- eller AB = C'\
95<br />
Hvis AB-^C-, foretager vi den samme Parallelforskyd<br />
ning af Koordinatsystemet som i § 39, hvorefter a og b be<br />
stemmes, saaledes at<br />
^. i Dy=Aa+ Cb-^D = o<br />
\ Ey = Ca +Bb + E = o,<br />
hvilket er muligt under ovenn^vnte Forudsaetning. Dernaest<br />
kan Fy ved Anvendelse af (40) findes af Ligningen<br />
(40 a) /)a + Eb + F — Fy = o.<br />
Det er imidlertid muligt at bestemme Fy direkte uden<br />
forst at finde a og b af (40). Elimineres nemlig paa saedvanlig<br />
Maade a og b af de tre lineaere Ligninger (40) og<br />
(40 a), faas<br />
A C D<br />
(40 b) C B E = o,<br />
I D E F—Fy<br />
hvilken Ligning ikke indeholder andre Ubekendte end Fy.<br />
Efter denne Reduktion har vi nu tilbage at betragte<br />
Ligningen<br />
(40c) Ax'^ + By^ + 2Cxy -\-Fy=o,<br />
der maa fremstille en Kurve med Centrum i Punktet (o, o);<br />
hvis nemlig (40 c) tilfredsstilles af Koordinaterne til Punktet<br />
{Xy y)y vil det samme vaere Tilfaeldet med Koordinaterne til<br />
(—X, —y). ForbindelsesUnien mellem disse to Punkter gaar<br />
imidlertid gennem (o, o) og halveres af dette Punkt,<br />
For at diskutere (40 c), drejer vi Koordinatsystemet<br />
Vinklen z' om Begyndelsespunktet og disponerer over v saaledes,<br />
at Leddet Xyyy falder ud af den ny Ligning, der altsaa<br />
bliver af Formen<br />
(40 d) A^i' + ^xyx' + ^x=o;<br />
for at bestemme v og Koefficienterne Ay og By drejer vi<br />
det ny Koordinatsystem Vinklen — *^ og maa derved fra<br />
(40 d) komme tilbage til (40 c).
Anvendes (7 d), faas<br />
96<br />
Xy ^=^ X cos V + y sin Vy yy = — xsinv -\- y cos 7',<br />
hvoraf ved Indsaettelse i (40 d) og Sammenligning med (40 c)<br />
A =^ Ay cos2 zj -[- By sin2 v<br />
(40 e) l B — Ay sin2 z^ + ^5^ cos2 e/<br />
(T = [Ay — By) cos ^^ sin v.<br />
Af de to forste af disse Ligninger findes ved Addition<br />
(40 f) A-hB=Ay+By,<br />
medens en simpel Regning endvidere giver<br />
(40 g) AB-C^ = AyBy,<br />
saaledes at Ay og By kan bestemmes som Rodder i den<br />
kvadratiske Ligning<br />
(40 h) s'' — {A+B)z + AB—C^ = o.<br />
Vil vi tillige bestemme Vinklen v, faas umiddelbart af (40e)<br />
(40 i) tg 2V<br />
2C<br />
A - B<br />
Ligningen (40 i) giver i Almindelighed for v fire Vaerdier<br />
i de fire forste Kvadranter; dette stemmer med, at Koefficienterne<br />
Ay og By indgaar symmetrisk i (40 h), og at (40 d)<br />
kun indeholder Kvadraterne paa Xy og yy.<br />
Sammenholdes Ligningerne (40 d) og (40 g), faas Saetningen<br />
:<br />
Hvis Determi7za7zte7z (39 d) ikke forsvi7zder, og Lig7zi7zgen<br />
(39) overhovedet frcTnstiller nogeTZ Kurve, vil de7Z7ze v(Ere e7z<br />
Ellipse eller e7z Hyperbel, eftersoTn AB^ C-.<br />
Af (40 f) og (40 g) faas endvidere:<br />
Underkastes Koordinater7ze i (39) e7i vilkaarlig 2Endri7zg,<br />
vil A -j- B og AB— C~ stedse beholde de samTne VcBrdier.
149- Undersog Ligningen<br />
97<br />
84.^2 + giy^ + 24xy + 36OX — 4ioy + 175 = o.<br />
150. Find det geometriske Sted for Centrum i de Keglesnit,<br />
der fremstilles ved<br />
{4x — 3y) {y— 3) + ^{x—3) (27 — 3x) = o,<br />
idet T7i varierer.<br />
§ 41. Parablen.<br />
I det specielle Tilfaelde, hvor AB = C^, taenker vi os<br />
som for A og B positive; (39) kan da skrives paa Formen<br />
(41) {xiıyi^y + 2Dx-\- 2Ey + F=o,<br />
hvor Fortegnet for \ B er det samme som Fortegnet for C i<br />
den saaledes ordnede Ligning (39).<br />
For at diskutere (41) drejer vi Koordinatsystemet Vinklen ^,<br />
bestemt ved<br />
(41 a) sin V = j / ^ : ^ ' cos z. = + ] / ^ - ^ '<br />
hvilket er muligt, fordi Summen af disse reelle Tals Kvadrater<br />
er I. Anvendes dernaest de saedvanlige Drejningsformler<br />
(7 d), faas<br />
hvorefter (41) antager Formen<br />
xiÄ ±y]:B ^ -fÄr~-f:B .y„<br />
(41 b) JI/1-' + 2D^X^ + 2^1 jKi + /^i = o,<br />
idet vi for Kortheds Skyld har sat<br />
(41c)<br />
[A + Bf . E^ = —Di~Ä + E^^<br />
\ [A + B).F, = E<br />
N. Nielsen: Laerebog i analytisk Plangeometri
98<br />
Dernaest parallelforskydes Koordinatsystemet, saaledes at<br />
Punktet [a, b) bliver Begyndelsespunkt; derved antager (41 b)<br />
Formen<br />
(41 d) yy^ + 2DyXy + 2(^1 + b)yy + 2Dya + 2Eyb-}-b^' + Fy = o;<br />
vi soger nu at bestemme a og by saaledes at (41 d) antager<br />
den simplere Form<br />
(41 e) yy'^-i- 2DyXy =0;<br />
dertil kraeves Betingelserne<br />
f ^^-£^<br />
(41 0 E,^-E,<br />
[ "--2zr"'<br />
som viser, at denne Bestemmelse 3.f a og b da og kun da er<br />
mulig, naar Dy-^0.<br />
Dette maa imidlertid altid vaere Tilfaeldet; ti var Z?^ = o,<br />
viser (41 c) i Forbindelse med (39!), at Determinanten (39 d)<br />
maatte forsvinde; vi har derfor her bevist Saetningen:<br />
Hvis AB = C-, og Determi7za7zte7z (39 d) ikke forsvinder^<br />
ka7i LigTzingeTZ (39) ikke fremstille nogeTZ ande7Z Kurve end<br />
€71 Parabel.<br />
151. Undersog Ligningen<br />
I44.;ir2 + 25^2 _|_ Y20xy + ^2x + yt^4y + 1521 = O.<br />
152. Find Ligningen for en Parabel, der gaar gennem<br />
Punkterne (o, a) og (o, b), og som tillige rorer ;ir-Axen;<br />
find endvidere Parablens Axeretning.<br />
§ 42. Oversigt over Diskussionen af Ligningen (sg),<br />
F'or Oversigtens Skyld vil vi her under et samle de<br />
Resultater, vi i det foregaaende har udledt om Ligningen af<br />
anden Grad i x og y:<br />
(42) Ax^ + By'- + 2Cxy + 2Dx + 2Ey -^ F = o.
99<br />
I. Hvis Deter7ninante7i (39 d) forsvinder, fremstiller (42)<br />
to rette Linier, der bliver parallele, hvis tillige AB = C-.<br />
Ligningerne for disse to rette Linier findes ved at lose<br />
(42) med Hensyn til en af de Ubekendte x eller y.<br />
Da man altid kan bortdividere en af Koefficienterne i<br />
(42), ser man, at denne Ligning i dette Tilfaelde i Almindelighed<br />
maa indeholde 7?r^ af hinanden uafhaengige Konstanter,<br />
i det ovenfor naevnte specielle Tilfaelde derimod kun tre.<br />
For at bestemme Antallet af Liniepar, som gaar gennem<br />
fire, eller specielt tre, opgivne Punkter, indsaettes Koordinaterne<br />
til de givne Punkter i (42). Efter at en af Koefficienterne<br />
er bortdivideret, kan man af de saaledes erholdte<br />
Ligninger i Forbindelse med (39 d), og specielt tillige i Forbindelse<br />
med den yderligere Betingelse C^- = AB, bestemme<br />
Forholdene mellem ovennaevnte Koefficienter. Opgaven faar<br />
tre Losninger, hvilket ogsaa let eftervises ved Konstruktion.<br />
Linieparrenes Ligninger findes dog lettere ved Anvendelse<br />
af (lod).<br />
II. Hvis Determi7zante7z (39 d) ikke forsvi7ider, og (42)<br />
overhovedet freTnstiller nogcTZ Kurve, bliver de7i7ie en Cirkel,<br />
dersoTfi A ^= B og C=^ O, T7ze7z e7i Ellipse, Parabel eller<br />
Hyperbel, eftersom AB = C^.<br />
Bestemmelsen af Cirklens Konstanter har vi allerede vist<br />
i § 19-<br />
Ellipsens eller Hyperblens Axer bestemmes ved Ligningerne<br />
(40 b), (40 d) og (40 h), Koordinaterne til Centrum og<br />
Axernes Retninger ved henholdsvis (40) og (40 i).<br />
Ved Parablen bestemmes Parametren ved den forste af<br />
Ligningerne (41 c), Axeretningen ved (41 a) og Toppunktets<br />
Koordinater ved (41 f).<br />
Skal Ligningen (42) fremstille en Cirkel, kan den kun<br />
indeholde tre af hinanden uafhaengige Konstanter, ved Parablen<br />
derimod fire og ved Ellipse eller Hyperbel fem saadanne.<br />
Cirklens Bestemmelse ved tre Punkter er allerede gennemfort<br />
i § 20.<br />
For at bestemme en Parabel gennem fire Punkter gaar<br />
vi ud fra Ligningen (41), efter at vi har bortdivideret A eller<br />
7*
ICO<br />
B\ de fire Konstanter kan da bestemmes af de Ligninger,<br />
der udtrykker, at de fire givne Punkter skal ligge paa<br />
Kurven. Denne Opgave faar i Almindelighed to Losninger.<br />
En Ellipse eller en Hyperbel er derimod entydig bestemt<br />
ved feTH opgivne Punkter.<br />
153. Omskriv Ligningen (42) i polaere Koordinater, idet<br />
[xy, y^ tages til Pol, medens Polaraxen er parallel<br />
med Abscisseaxen, og find derved Ligningerne for<br />
Tangent og Polar samt et Kordesystems Diameter.<br />
154. Find Ligningerne for de Liniepar, der gaar gennem<br />
Punkterne (i, i), (3, 4), (2, 7) og (5, 3).<br />
155. Find Ligningerne for de Parabler, der gaar gennem de<br />
i 154 opgivne Punkter.<br />
§ 43. Bundter af Keglesnit.<br />
Vi har i det foregaaende set, at der i Almindelighed kan<br />
laegges et og kun et Keglesnit gennem fem opgivne Punkter;<br />
gennem fire saadanne kan der derfor i Almindelighed laegges<br />
et ubegraenset Antal af saadanne Kurver; disse siges da at<br />
danne et BuTzdt af Keglesnit.<br />
Bemaerkes det, at to Keglesnit i Almindelighed skaerer<br />
hinanden i fire Punkter, fordi de fremstilles ved Ligninger af<br />
Formen<br />
(43) S ^Ax^ + By^ + 2Cxy + 2Dx + 2Ey + /^ = o<br />
(43 a) Sy = AyX'- + Byf + 2 CyXy + 2DyX + 2Eyy + Fy=Oy<br />
kan Ligningen for et vilkaarligt Keglesnit i det Bundt, der<br />
er bestemt ved Skaeringspunkterne mellem 5 = o og 5^ = o,<br />
fremstilles paa Formen<br />
(43 b) S+ kSy = o,<br />
hvor k er en vilkaarlig a( x og y uafhaengig Konstant.<br />
For fuldstaendig at bestemme et vist Keglesnit i Bundtet<br />
(43 b) maa der opgives endnu en Betingelse, som dette skal
IUI<br />
tilfredsstille, og som tillader os at bestemme den tilsvarende<br />
Vaerdi af k.<br />
Vi vil naermere betragte et Par Exempler:<br />
i^. Hvilke7Z Betingelse Tnaa Koefiicienterne i S og Sy<br />
-tilfredsstille, for at Bundtet (43 b) kan indeholde en Cirkel.-<br />
Hertil kraeves aabenbart<br />
altsaa:<br />
A-\-kAy=B + kBy, C+kCy=o\<br />
A — B _ C<br />
" - Ay-By- Cy'<br />
saa at den sogte Betingelse derfor bliver<br />
(43 c) [A-B)Cy=^{Ay-By)C'y<br />
man ser, at denne Betingelse altid er opfyldt, hvis de to<br />
Keglesnit S = 0 og Sy = o har begge deres Symmetriaxer<br />
faldende ud ad hinanden.<br />
Som andet Exempel saetter vi<br />
Cirklen<br />
5 = 3;t:2 _|_ ^y2 j^ ßxy + 2x + 2y — 4<br />
Sy = 3x^ + Sy- + i^xy -\- x+ y — g-y<br />
[^ + kr- + {y + kY^l<br />
vil da gaa gennem de fire Skaeringspunkter for Keglesnittene<br />
5 = o og 5^ = 0.<br />
2^. Hvorvidt ka7z 7Z0get af KegleS7zittene (43 b) v
Korden AB har Ligningen<br />
102<br />
(43 d) y = a(^x — ^;<br />
dens Midtpunkt faar derfor ifolge (28 b) Koordinaterne<br />
(— -4- ^H,' —), saa at ovennaevnte Cirkels Ligning maa blive<br />
4 2a2 2a/ ^ ^<br />
af Formen<br />
10^. KJ<br />
(43 h) y^ax + ^ = o,<br />
4<br />
medens Cirklen over AB som Diameter faar Ligningen<br />
(43i) ..+,.-(1 + 5).-^, = i^.<br />
156. Find Ligningen for den Cirkel, der gaar gennem Skaeringspunkterne<br />
for Keglesnittene<br />
157. Find Ligningen for den Cirkel, der gaar gennem Skaeringspunkterne<br />
for Kurverne<br />
X"^ 1/2<br />
samt for en vilkaarlig Cirkel i det Bundt, der bestemmes<br />
ved disse Kurvers reelle Skaeringspunkter.
TILL^G.<br />
Bemaerkninger om Tangentens Ligning.<br />
Vi fandt i § 29 Ligningen<br />
(i) {2yy^-p{x^x^~2qxx^'^=^ä,{y''-px-qx'^){y^'^-px^-qx^^\<br />
der under et fremstiller de to Tangenter, som muligvis kan<br />
traekkes fra Punktet [x^, y^) til Keglesnittet med Toppunkt<br />
i (o, o).<br />
Anvendes derimod det i § 33 indforte Koordinatsystem,<br />
antager (i) Formen<br />
for Cirklen faas derfor specielt<br />
(3) {XXy ^yyy — r^f = [x^ + y'^ - r^) [Xy'^ -^yy'- r%<br />
saa at denne Ligning maa vaere identisk med (22 h).<br />
Man erindrer sig let disse Tangentligninger, naar man<br />
bemaerker Analogien mellem ethvert af de der forekommende<br />
treleddede Udtryk og venstre Sider af Tangentens eller Kurvens<br />
Ligninger, naar alle Led samles paa denne Side af Lighedstegnet.<br />
Ovennaevnte Ligninger viser, at Tangenterne fra et Punkt<br />
{Xy, yy), som ikke ligger paa Kurven, kun kan existere, naar<br />
de to Faktorer paa hojre Side har samme Fortegn, idet<br />
{x,y) betyder et hvilketsomhelst Punkt paa en af Tangenterne,
105<br />
Roringspunkterne dog undtagne. Dette kan imidlertid kun<br />
indtraeffe. naar begge de ovennaevnte Faktorer er positive.<br />
altsaa naar {Xy, y^ ligger udenfor Kurven. I modsat Tilfaelde<br />
maatte den forste Faktor nemlig kunne blive baade positiv<br />
(5)<br />
c<br />
io6<br />
2b— p<br />
hvor det reelle Tal / skal tilfredsstille Betingelsen<br />
I nr I<br />
(6) \P\< ac<br />
Da nu, ifolge (5) og (6), | a | >> | ^ | *: j ^3: |, faas \a\'^ K, naar<br />
blot \a\
naar blot<br />
107<br />
,a\>K, |3|>/v,<br />
1?'<br />
K{i+]c + c)<br />
hvoraf den ny Saetning:<br />
Hvis c er et e7zdeligt og bestemt Tal, er det Tnuligt at<br />
bestemme et positivt Tal ö, saa lille. at de nu7neriske VCÜ7dier<br />
af begge Rodder z (i) bliver storre end et forzcd opgivet,<br />
7zok saa storty positivt Tal K, 7zaar blot samtidig \a\ og \b\<br />
er mindre e7zd c5.<br />
De to lige beviste Saetningers Anvendelighed paa Teorien<br />
for Hyperblens Asymptoter er aabenbar.<br />
Betyder nemlig v den mindste positive Vinkel, for hvilken<br />
tg^ = + \qy<br />
medens 0 er den i (27) forekommende Retningsvinkel, er<br />
det muligt at göre |z' + 0| saa lille, at den numeriske Vaerdi<br />
af Afstanden fra det vilkaarlige Punkt [Xy, y^ til det ene<br />
Skaeringspunkt mellem Hyperblen og den rette Linie bliver<br />
storre end et forud opgivet, nok saa stört, positivt Tal.<br />
Hvis tillige [Xy, yy) tilfredsstiller Betingelsen (27 d), er det<br />
muligt at vaeige \v ^ Q \ saa lille, at begge Afstandene fra<br />
{Xy, yy) til Hyperblens Skaeringspunkter med den rette Linie<br />
faar ovennaevnte Egenskab.<br />
Vi overlader det til Laeseren, ved Anvendelse af Ulighederne<br />
(4), at bevise, at Ligningen<br />
y- = px + qX'<br />
vil fremstille en Kurve, der bestaar af en eller to ko7zti7zzterte<br />
Grene.
;•"
1<br />
'
-vT<br />
,x^ ^J^^<br />
^<br />
r<br />
^g<br />
^ ^ ^<br />
^iB^->^ ^^^^^^^<br />
fc^>^^'!>5fl8^fc^<br />
^ ^<br />
^ ßBfjjriOn<br />
WA<br />
m<br />
MM<br />
^m<br />
^^^^^^H<br />
^—^^^1