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施泰纳链


Steiner chain

给定两个,一个在另一个内部,如果可以在两个之间的区域内接壤小的相切,使得最后一个与第一个,则这些形成施泰纳链。

SteinerChainConstruction

构造施泰纳链的最简单方法是对一个对称排列进行反演,该对称排列在半径为 n 个圆填充在半径为 b 的中心圆和半径为 a 的外同心圆之间 (Wells 1991)。在这种排列中,

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

因此,小圆和大圆的半径比是

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

此外,环中圆的半径是

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

它们的中心位于距离原点

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

距离原点。

要将对称排列转换为施泰纳链,取一个反演中心,该中心距离对称图形的中心 d。那么外圆和中心圆的半径 a^'b^' 变为

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

分别地。等效地,当两个原始圆之间的反演距离由下式给出时,就会产生施泰纳链

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

(Coxeter 和 Greitzer 1967)。

SteinerChainLines

施泰纳链中圆的中心位于一个椭圆上 (Ogilvy 1990, p. 57)。穿过链中相邻圆的接触点的切线会交于一点。此外,这也是穿过内圆和外圆接触点的直线相交于同一点 (Wells 1991, p. 245)。

施泰纳闭链定理指出,如果从一个起始圆形成施泰纳链,那么从任何其他起始圆也会形成施泰纳链。施泰纳链也可能在围绕中心圆循环若干圈后闭合,在这种情况下,从任何起始点循环相同圈数后也会形成施泰纳链。


另见

弯曲弓形, 考克斯特的正切圆的对数螺线序列, 六角环, 帕普斯链, 七圆定理, 施泰纳闭链定理

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参考文献

Chuan, J. C. "几何构造 13。" http://steiner.math.nthu.edu.tw/chuan/gc13/gc-13.html.Coxeter, H. S. M. "球体的互锁环。" Scripta Math. 18, 113-121, 1952.Coxeter, H. S. M. 几何学导论,第二版。 纽约: Wiley, p. 87, 1969.Coxeter, H. S. M. 和 Greitzer, S. L. 几何再探。 华盛顿特区: Math. Assoc. Amer., pp. 124-126, 1967.Forder, H. G. 几何学,第二版。 伦敦: Hutchinson 大学图书馆, p. 23, 1960.Gardner, M. "数学游戏:彼此相切的圆的多样乐趣。" Sci. Amer. 240, 18-28, 1 月. 1979.Johnson, R. A. 现代几何学:关于三角形和圆几何学的初等论述。 波士顿, MA: Houghton Mifflin, pp. 113-115, 1929.Ogilvy, C. S. 几何之旅。 纽约: Dover, pp. 51-54, 1990.Wells, D. 企鹅好奇和有趣的几何学词典。 伦敦: Penguin, pp. 120 和 244-245, 1991.

在 Wolfram|Alpha 中被引用

施泰纳链

请引用为

Eric W. Weisstein。 “施泰纳链。” 来自 MathWorld-- Wolfram Web 资源。 https://mathworld.net.cn/SteinerChain.html

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