Articles

Ovaal

Meetkunde > Krommen > Vlakke Krommen > Algemene Vlakke Krommen >

DOWNLOAD Mathematica NotebookBijdraag bij aan dit artikel

Een ovaal is een kromme die lijkt op een geplette cirkel, maar, in tegenstelling tot de ellips, zonder een precieze wiskundige definitie. Het woord ovaal is afgeleid van het Latijnse woord “ovus” voor ei. In tegenstelling tot ellipsen hebben ovalen soms maar één as van spiegelsymmetrie (in plaats van twee).

Oval

De bijzondere variant die hierboven is afgebeeld kan met een passer worden geconstrueerd door bogen met verschillende stralen zo samen te voegen dat de middelpunten van de bogen op een lijn liggen die door het verbindingspunt gaat (Dixon 1991). Albrecht Dürer gebruikte deze methode om een Romeins lettertype te ontwerpen. Als de scheiding tussen linker- en rechterkap a is en de stralen zijn R en r, respectievelijk, met rR en R-ra, dan is het middelpunt (0,y) en straal rho van de verbindingscirkel zijn

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

Noem de drie cirkels C_RC_r, en C_rho. Zij het bovenste snijpunt van C_r en C_rho(x_0,y_0), zij de hoek tussen de verticale gestippelde lijn en de lijn door (x_0,y_0)theta, en zij de hoek tussen de horizontale straal van C_r en de stippellijn door (x_0,y_0)phi. Dan

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)

en de helft van de door het ovaal omsloten oppervlakte is de som van de oppervlakten van de meest linkerkwartcirkel, de sector van C_rho, en de sector van C_r min de oppervlakte van het driehoekige deel van de sector van C_rho dat onder de x-as ligt, dus

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)

Zoals verwacht, herleidt deze formule tot de oppervlakte van een cirkel

A=piR^2
(10)

voor a-R-r, en voor de oppervlakte van een stadion

A=pir^2+2ar
(11)

voor R-r.

Geef een reactie

Het e-mailadres wordt niet gepubliceerd. Vereiste velden zijn gemarkeerd met *