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bicircular quartics normalform

Die Formeln

Diese Aktivität ist eine Seite des geogebra-books conics bicircular-quartics Darboux-cyclides (Mai 2021)

Wenn eine bizirkulare Quartik mindestens 2 Symmetrie-Kreise besitzt, so läßt sie sich mit einer geeigneten Möbius-Transformation in der GAUSSschen Zahlenebene darstellen durch eine implizite Gleichung des Typs:
  • mit , und
Begründung: Verschiedene Symmetriekreise einer bizirkularen Quartik sind orthogonal. Also kann man die Quartik so transformieren, dass sie symmetrisch zu den Koordinatenachsen liegt, die Normierung von und erreicht man durch Streckung. Die einzigen bizirkularen Quartiken, welche man nicht in obiger Normalform darstellen kann, sind die Möbiustransformierten von Parabeln: diese besitzen nur einen Symmetrie-Kreis. Klassifikation:
  • : 2-teilige bizirkulare Quartik. Diese sind in Normalform symmetrisch zur -Achse, zur -Achse, zum Einheitskreis und zu einem weiteren imaginären Kreis
  • : 1-teilige bizirkulare Quartik - symmetrisch zur - und zur -Achse.
  • : Inverse eines 2-achsigen Kegelschnitts, invertiert am Einheitskreis
  • : ein zu den Koordinaten-Achsen symmetrischer Kegelschnitt.
In allen Fällen sind die Grenzfälle - Produkt zweier Kreise oder Geraden - enthalten. Scheitelpunkte:
  • Schnittpunkte mit der -Achse:
  • Schnittpunkte mit der -Achse:
  • Schnittpunkte mit dem Einheitskreis:
Brennpunkte: Bizirkulare Quartiken besitzen 4 Brennpunkte; für die Kegelschnitte fallen 2 der Brennpunkte zusammen. Die einzelnen Quartiken gehören stets zu einer Schar konfokaler bizirkularar Quartiken. Die Brennpunkte der 2-teiligen Quartiken und die Brennpunkte der Kegelschnitte sind konzyklisch. Die Brennpunkte der 1-teiligen Quartiken liegen spiegelbildlich auf 2 orthogonalen Kreisen. Zur Berechnung der Brennpunkte: mit erhält man
Erstaunlicherweise liefert diese komplexe Formel auch die Brennpunkte, wenn diese auf dem Einheitskreis liegen! Quartiken der konfokalen Schar sind bestimmt durch einen Scheitelpunkt auf der -Achse, bzw. auf der -Achse. Die Koeffizienten berechnen sich mit Vorgabe von :
  • und
bzw. mit Vorgabe von :
  • und
Mit diesen Formeln, welche teilweise komplex gerechnet werden, werden die oben dargestellten konfokalen bizirkularen Quartiken ermittelt. geogebra ermöglicht problemlos komplexe Rechenschritte, zB. rechnet die Wurzelfunktion komplex, wenn der Radikant erkennbar komplex ist. Dies erklärt die oben verwendeten "Tricks".