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Oval

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Ein Oval ist eine Kurve, die einem gequetschten Kreis ähnelt, aber, anders als die Ellipse, ohne genaue mathematische Definition. Das Wort Oval leitet sich von dem lateinischen Wort „ovus“ für Ei ab. Im Gegensatz zu Ellipsen haben Ovale manchmal nur eine einzige Spiegelsymmetrieachse (statt zwei).

Oval

Die oben dargestellte Variante kann mit einem Zirkel konstruiert werden, indem Bögen mit unterschiedlichen Radien so miteinander verbunden werden, dass die Mittelpunkte der Bögen auf einer Linie liegen, die durch den Verbindungspunkt geht (Dixon 1991). Albrecht Dürer benutzte diese Methode, um eine römische Buchstabenschrift zu entwerfen. Wenn der Abstand zwischen linkem und rechtem Großbuchstaben a ist und die Radien R und r sind, jeweils mit rR und R-ra, dann ist der Mittelpunkt (0,y) und Radius rho des Verbindungskreises sind

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

Nennen Sie die drei Kreise C_RC_r, und C_rho. Der obere Schnittpunkt von C_r und C_rho sei (x_0,y_0), der Winkel zwischen der senkrechten gestrichelten Linie und der Linie durch (x_0,y_0) sei theta, und der Winkel zwischen dem horizontalen Radius von C_r und der gestrichelten Linie durch (x_0,y_0) sei phi. Dann

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)

und die Hälfte der vom Oval eingeschlossenen Fläche ist die Summe der Flächen des linken Viertelkreises, dem Sektor von C_rho und dem Sektor von C_r abzüglich der Fläche des dreieckigen Teils des Sektors von C_rho, der unterhalb der x-Achse liegt, also

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)

Wie erwartet, reduziert sich diese Formel auf den Flächeninhalt eines Kreises

A=piR^2
(10)

für a-R-r, und zur Fläche eines Stadions

A=pir^2+2ar
(11)

für R-r.

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