Árki Tamás és Hraskó András

Kísérletező geometria

Készült a Közoktatási Modernizációs Közalapítvány (KOMA) támogatásával


hipociklois001 feladatKészítsünk animációt egy adott körön belülről csúszásmentesen végiggördülő kör megjelenítésére, ha a rögzített, valamint a gördülő körök sugarának aránya 3:1! Vizsgáljuk meg, hogy milyen pályát ír le a gördülő kör egy rögzített pontja a mozgás során!
A(z) hipociklois001 feladat 1. megoldása

Először a gördülő kör megjelenítésére készítünk animációt.

A szerkesztés lépései (hipociklois001_01meg_a. ábra)

1. A gördülő kör sugarának felvétele (AB)

2. A rögzített k kör sugarának, amely háromszorosa az AB szakasznak, szerkesztése (pl. tükrözések alkalmazásával)

3. A k körön változó E pont szerkesztése

4. Az OE szakasz szerkesztése

5. Az E középpontú, AB sugarú kör kimetszi az OE szakaszból a gördülő kör Q középpontját

6. A Q középpontú, AB sugarú kör szerkesztése

hipociklois001_01meg_a. ábra

A következő lépésben a gördülő kör egy rögzített pontjának pályáját szerkesztjük meg. Ehhez előbb rögzítjük a gördülés T „kezdőpontját” a k körön (hipociklois001_01meg_b. ábra). A gördülés kezdetén tehát a generáló kör érintési pontja egybeesik a T ponttal. Ha egy későbbi időpillanatban a generáló kör az E pontban érinti a k kört, és a kezdeti T érintési pont a P pontba fordult el, akkor a gördülés csúszásmentes volta azt jelenti, hogy a k körön mért ET körív, és a generáló körön mért EP körív hossza megegyezik. A két körív hossza tehát megegyezik, ezért a hozzájuk tartozó középponti szögek aránya megegyezik a körök sugarának arányával; vagyis ha , akkor ebből következően . Ez utóbbi összefüggés lehetőséget biztosít a P pont szerkesztéséhez. A dinamikus szerkesztőprogramokban a szerkesztés legkönnyebb módja, ha az E pontot a Q pont körül 3t nagyságú szöggel elforgatjuk.

hipociklois001_01meg_b. ábra

A P pont mértani helyét (nyomvonalát) hipocikloisnak, méghozzá a szereplő körök sugarainak aránya alapján háromágú hipocikloisnak nevezzük (hipociklois001_01meg_c. ábra).

hipociklois001_01meg_c. ábra. A kép