Autor Tema: Elipses tangentes

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02 Diciembre, 2023, 12:39 am
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ancape

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Hola

Problema del día

Se da una elipse de semiejes 3 y 5 y dos tangentes a ella que se cortan en un punto B. Encontrar una segunda elipse tangente a la dada como indica la figura adjunta


\( T_1,T_2,T_3,T_4,E \) puntos de tangencia, CE=12 \( CB=12 \) \( cm \), \( CE=3 \) (eje menor elipse azul)

Como siempre, se admiten soluciones analíticas, pero mejor sintéticas.

Saludos

02 Diciembre, 2023, 12:54 am
Respuesta #1

martiniano

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Hola.

Spoiler
Diría que se trata de aplicar a la elipse la homotecia de centro B que transforma uno de los extremos del diámetro que pasa por B en el otro.
[cerrar]

Saludos.

02 Diciembre, 2023, 09:47 am
Respuesta #2

ancape

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Hola.

Spoiler
Diría que se trata de aplicar a la elipse la homotecia de centro B que transforma uno de los extremos del diámetro que pasa por B en el otro.
[cerrar]

Saludos.\(  \)
Hola
Hay un problema en lo que dices. Si obtenemos la homotecia y por tanto la elipse roja. ¿Cómo sabremos que pasa por los  puntos \( T_3,T_4 \)?
Saludos

02 Diciembre, 2023, 04:25 pm
Respuesta #3

martiniano

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Hola.

No estoy seguro de haberte entendido. Los puntos de tangencia buscados son los homotéticos de los de la elipse del enunciado.

En el dibujo el enunciado está en azul y la solución en rojo. Los puntos A, B y C son para modificar la elipse y E el centro de la homotecia.


Saludos.

02 Diciembre, 2023, 06:13 pm
Respuesta #4

ancape

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.....
No estoy seguro de haberte entendido. Los puntos de tangencia buscados son los homotéticos de los de la elipse del enunciado.
......

Hola
Los puntos \( T_1,T_2,T_3,T_4 \) son puntos de tangencia de recta y elipse, pero no tienen porqué ser homotéticos unos con otros.
Aprovecho para poner de manifiesto un error que he visto en el enunciado.  Es CB=12 no CE.

Corregido en enunciado original

Saludos

02 Diciembre, 2023, 09:03 pm
Respuesta #5

martiniano

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Hola.

Ah. Había entendido del dibujo que las elipses tenían que ser homotéticas. Entonces, ¿qué más condiciones debe cumplir la elipse solución?

Hola

Problema del día

Se da una elipse de semiejes 3 y 5 y dos tangentes a ella que se cortan en un punto B. Encontrar una segunda elipse tangente a la dada como indica la figura adjunta


\( T_1,T_2,T_3,T_4,E \) puntos de tangencia, CE=12 \( CB=12 \) \( cm \), \( CE=3 \) (eje menor elipse azul)

02 Diciembre, 2023, 09:03 pm
Respuesta #6

Luis Fuentes

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Hola

 No se si te refieres que los datos son:

- Una elipse.
- Un punto \( B \) exterior a ella. Los puntos de tangencia de la tangentes a la cónica por \( B \) los denotamos por \( T_1,T_2 \).
- Puntos \( T_3,T_4 \) en cada una de las dos tangentes. Esta es la diferencia con la interpretación de martiniano que (entiendo) no considera estos puntos como datos.

 Se busca una cónica tangente a la elipse dada y  las tangentes a ésta por \( B \) en los puntos dados \( T_3,T_4 \).

 Si es así corresponde a este gráfico (que es una solución parcial) del problema. Pueden modificarse todos los puntos azules.


 La idea para construir la elipse roja es considerar el haz de cónicas que son tangentes a las rectas \( T_1B \) y \( T_2B \) respectivamente en los puntos \( T_3 \) y \( T_3 \). Tal haz es:

\(  recta(T_1B)\cdot recta(T_2B)+t(recta(T_3T_4))^2=0 \)

 La cosa es hallar \( t \) para que esa cónica sea tangente a la dada. Esto en teoría puede hacerse con unas cuentas para datos concretos. Por ejemplo siguiendo las ideas de aquí:

https://math.stackexchange.com/questions/905382/determining-if-two-general-conic-sections-are-tangent-to-each-other

 Pero hacerlo en general parece faraónico.

 En el dibujo tenemos que ajustar a mano el parámetro \( t \) para tener la tangencia.

Saludos.

02 Diciembre, 2023, 11:15 pm
Respuesta #7

ancape

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Hola

Vuelvo a insistir en que un dibujo anexo al enunciado no puede ser nunca parte del enunciado sino aclaración del mismo. No se puede suponer nada aunque parezca que el dibujo lo dice "claramente". Si hay alguna duda, el que ha enunciado el problema debe aclararla siempre con palabras que no admitan otra interpretación. En el problema que he propuesto, creía suficiente el enunciado pero compruebo que podría tener otras interpretaciones (por ejemplo, en la gráfica parece que las rectas \( T_3T_4 \) y \( CB \) son perpendiculares entre sí pero tal imagen no autoriza a suponerlo, se debe preguntar o especificarlo en la resolución). Voy a tratar de arreglarlo, aunque no me importa seguir aclarando dudas de interpretación de dibujo.

Como dice Luis, se da una elipse ec1 de semiejes 3,5. \( B \) es un punto exterior pero situado en la recta del diámetro menor de \( ec1 \) y cuya distancia al centro \( C \) es \( CB=12 \) \( cm \). Se trazan las tangentes desde \( B \) a ec1. \( T_1, T_2 \) son los puntos de tangencia de tales rectas con \( ec1 \). Se dan dos puntos \( T_3, T_4 \) en las rectas tales que los segmentos \( T_3, T_4 \) y \( CB \) son perpendiculares entre sí (esto no estaba explícitamente indicado en el enunciado original). Se pide buscar una elipse tangente a las rectas \( T_1B,T_2B \) y también tangente a la elipse \( ec1 \) dada.

Es claro que no existe ninguna homotecia que haga corresponder \( T_1 \) con \( T_3 \), \( T_2 \) con \( T_4 \) y que transforme \( ec1 \) en la elipse roja de forma que ésta y \( ec1 \) sean tangentes en \( E \).

En la hoja de Geogebra que adjunta Luis, la tangencia entre elipses no se da en un punto del eje menor de\(  ec1 \).

Saludos



02 Diciembre, 2023, 11:27 pm
Respuesta #8

ancape

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 La idea para construir la elipse roja es considerar el haz de cónicas que son tangentes a las rectas \( T_1B \) y \( T_2B \) respectivamente en los puntos \( T_3 \) y \( T_3 \). Tal haz es:

\(  recta(T_1B)\cdot recta(T_2B)+t(recta(T_3T_4))^2=0 \)

 La cosa es hallar \( t \) para que esa cónica sea tangente a la dada.
.....

Hola
Me parece que la idea de buscar en el haz de cónicas que expones con los datos que he puesto en mi comentario anterior debe funcionar perfectamente. Voy a intentar desarrollarla. Yo tengo otra construcción diferente que expondré más adelante.
Saludos

02 Diciembre, 2023, 11:47 pm
Respuesta #9

Luis Fuentes

  • el_manco
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Hola

 Si he entendido bien el punto \( B \) está en la prolongación del diámetro de la elipse dada y la recta \( T_3T_4 \) es perpendicular a tal diámetro. Entonces si sale sencillísimo con el haz indicado:

\( recta(T_1B)\cdot recta(T_2B)+t(recta(T_3T_4))^2=0 \)

 Y para hallar \( t \) basta sustituir las coordenadas de \( E \) en el haz y despejar.



Saludos.