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Ovale

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Un ovale est une courbe ressemblant à un cercle écrasé mais, contrairement à l’ellipse, sans définition mathématique précise. Le mot ovale dérive du mot latin « ovus » pour œuf. Contrairement aux ellipses, les ovales n’ont parfois qu’un seul axe de symétrie de réflexion (au lieu de deux).

Ovale

La variante particulière illustrée ci-dessus peut être construite avec un compas en joignant des arcs de rayons différents de telle sorte que les centres des arcs se trouvent sur une ligne passant par le point de jonction (Dixon 1991). Albrecht Dürer a utilisé cette méthode pour concevoir une police de caractères romaine. Si la séparation entre les capitales gauche et droite est a et que les rayons sont R et r, respectivement, avec rR et R-ra, alors le centre (0,y) et le rayon rho du cercle de liaison sont

rho = (a^2+R^2-r^2)/(2(R-r))
(1)
y = ((R-r)^2-a^2)/(2(R-r)).
(2)

Appelons les trois cercles C_RC_r, et C_rho. Soit le point d’intersection supérieur de C_r et C_rho, soit (x_0,y_0), soit l’angle entre la ligne verticale en pointillés et la droite passant par (x_0,y_0) soit theta, et que l’angle entre le rayon horizontal de C_r et la ligne en pointillés passant par (x_0,y_0) soit phi. Alors

x_0 = (a(a^2-r^2+R^2))/(a^2+(R-r)^2)
(3)
y_0 = (2a^2r)/(a^2+(R-r)^2)-r
(4)
theta = tan^(-1)(a/y)
(5)
phi = tan^(-1)((y_0)/(x_0-a)),
(6)

et la moitié de l’aire délimitée par l’ovale est la somme des aires du quart de cercle le plus à gauche, du secteur de C_rho, et du secteur de C_r moins l’aire de la partie triangulaire du secteur de C_rho située sous l’axe x, donc

A = 2(1/4piR^2+1/2rho^2theta+1/2r^2phi-1/2ay)
(7)
= 1/2piR^2+rho^2theta+r^2phi-ay
(8)
= 1/2(a^2-3r^2+2rR+R^2))/(2(R-r)^2)tan^(-1)((2a(R-r))/(a^2-(R-r)^2))].
(9)

Comme prévu, cette formule se réduit à l’aire d’un cercle

A=piR^2
(10)

pour a-R-r, et à la superficie d’un stade

A=pir^2+2ar
(11)

pour R-r.

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