作者chubiei (:))
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标题Re: [问题] 多个圆的圆径比例?
时间Thu Jul 21 01:53:41 2011
※ 引述《mabus (CodeINCEPTION)》之铭言:
: 图:
: B=3,即B为三个圆。
: http://0rz.tw/CT1O1
: B=4,即B为四个圆。
: http://0rz.tw/ZqYOv
: 解说:
: B=5,即B为五个圆;同理,B=6为六个圆。
: B=N,即为N个B圆,C、D的圆个数,相依於B;
: 若A的圆径为X,在3<=B(个数,非圆径)<=N范围时,求B、C、D、E的圆径比。
: 例如:A:B:C:D:E|B=3(B的圆个数为3) = 1: 2: 2/3: 3/4: 4/5
: (胡诌的,别真的拿来用呀...)
: 问题:
: 图中包含A,B,C,D,E五种圆,设图中B圆的个数为3~N。
: 且由图上可以知道圆的个数,当B为3个圆时,
: 可知C亦等於3个圆,D为6个圆,
: 即圆 个数比 为,B:C:D=3:3:6,
: B为4个圆时,则B:C:D=4:4:8,
: B为5、6、7、8...N时,即B=3~N,
: 求出A,B,C,D,E五种圆的圆径比例(直径或半径)及圆周比例。
: 上面图的连结分别是B为3和4的时候,其中圆与圆之间皆为相切。
: 这问题不知放这妥不妥,若是不好还请大家包涵。
: 感谢各位!
设 A 的半径为 1
求B:
若 B=n 则将所有B圆的圆心连起来
就一定会成为正n边形
其中每边边长为 2 x r_b (B的直径)
而圆心到正n边形顶点的距离为 1 - r_b (1 - B的半径)
由以上关系可以快速导出B的半径为 sin(pi/n) / (1 + sin[pi/n])
求 E:
2 x r_b + r_e = 1
r_e = (1 - sin[pi/n]) / (1 + sin[pi/n])
求 C:
也一样注意到 若 B=n 则 C 也是刚刚好为n个
因此若连接 A圆心(a), B圆心(b), 以及 C圆心(b)
会形成一个三角形 abc
其中 线段ab = 1 - r_b, 线段ac = 1 - r_c, 线段bc = r_b + r_c
而且 ab 和 ac 的夹角刚刚好是 pi/n
利用余弦定理:
(bc)^2 = (ab)^2 + (ac)^2 - 2(ab)(ac)cos(pi/n)
再加上将 r_b 带回
可以求出
r_c = (1 - cos[pi/n]) / (1 + 2sin[pi/n] - cos[pi/n])
(希望没算错XD)
求 D:
求 D 应该是最困难的一部分了...
连接 A圆心(a), B圆心(b), 以及 D圆心(d) 得到三角形 abd
再在隔壁连接 A圆心(a), C圆心(c), 以及 D圆心(d) 得到三角形 acd
注意到这两个三角形的边长都是已知:
ab = 1 - r_b, ad = 1 - r_d, bd = r_b + r_d,
ac = 1 - r_c, cd = r_c + r_d
因此可以算出 角bad 以及 角cad 的余弦值 (一大串带 r_d 未知数)
最後利用 角bad + 角cad = 角bac = pi/n 的性质
可以利用和角公式把 r_d 解出来
D 超难算.................
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◆ From: 118.160.168.201
1F:→ firejox:(worship) 07/21 02:24
2F:→ firejox:我想到怎麽导D了 虽然也很丑... 07/21 02:39
3F:→ firejox:以B C外公切线交点(外相似点) 对於A与D的外幂值是一样的 07/21 02:42
4F:→ firejox:喔不 请忽略楼上以及楼上上 07/21 02:44
5F:推 tropical72:c大好强!! 昨晚我一直在想怎麽「画」出来,都忘了根本不 07/21 03:11
6F:→ tropical72:用再算 b/c/d 的圆心到底在哪 07/21 03:11
7F:推 mabus:昨天想到一个,是不是可以使B个数趋近於无限,A、E这两个圆 07/21 07:22
8F:→ mabus:就会趋近於直线,然後再求出B、D、E的比例,可是之後我又不 07/21 07:23
9F:→ mabus:知要如何修正回来,修成小於N、大於3的范围里...。 07/21 07:24
10F:→ firejox:原来用笛卡儿定理就可以了... 07/21 12:16
12F:推 tropical72:这..原来我不会用 google XD 07/21 16:18
13F:→ firejox:可能要用阿波罗尼斯圆搜寻才可能找的到 07/21 18:36
14F:→ firejox:这是四圆相切问题.... 07/21 18:37