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Konstruktion der Quartiken I

Beispiel: eine Konstruktionsmöglichkeit für 2-teilige Quartiken

Zweiteilige bizirkulare Quartiken besitzen 4 orthogonale Symmetriekreise. Die 4 Brennpunkte liegen auf einem der Symmetriekreise: K0. Man kann die 4 Brennpunkte auf 3 verschiedene Weisen in 2 Brennpunktpaare aufteilen. Zu jeder Aufteilung gehört einer der von K0 verschiedenen Symmetriekreise, einer ist imaginär. Jede mit diesen Brennpunkten konfokale Quartik ist bestimmt durch einen der Scheitel S auf dem Kreis durch die Brennpunkte. Wählt man eine der Aufteilungen der Brennpunkte in 2 Paare, so liegt die Symmetrie dazu fest, und man erhält 2 Scheitelkreise. Zu den Brennpunktspaaren gehören 2 elliptische Kreisbüschel. Durch jeden Punkt der Quartik geht genau je ein Kreis aus diesen beiden Büscheln. Die Quartik ist Winkelhalbierende dieser beiden Kreise. Die Zuordnung dieser beiden sich auf der Quartik schneidenden elliptischen Kreise ist verblüffend einfach:
  • Spiegelt man einen der Schnittpunkte mit K0 an einem Scheitelkreis, so erhält man für den Kreis aus dem anderen Büschel einen Schnittpunkt mit K0.
  • Die Quartik entsteht als Ortskurve der Schnittpunkte der zugeordneten Kreise.
Spiegelt man einen Brennpunkt F an einem Scheitelkreis, so erhält man einen Punkt des zugehörigen Leitkreises. Der Leitkreis eines Brennpunkts ist ein Kreis des anderen elliptischen Kreisbüschels. Bei der Zuordnung wird dem zu einem Brennpunkt gehörenden Punktkreis der zugehörige Leitkreis zugeordnet. Es gilt allgemein: spiegelt man einen Brennpunkt an einem doppelt-berührenden Kreis, so liegt der Spiegelpunkt auf dem zugehörigen Leitkreis. Bemerkung zur Beweglichkeit der Brennpunkte und des vorgegebenen Quartik-Scheitels: Im Prinzip kann man die Brennpunkte auf dem Kreis K0 frei bewegen. Man könnte also die Grennzlagen: 2 Brennpunkte fallen zusammen (Hyperbel/Ellipse), oder gar 3 Brennpunkte fallen zusammen (Parabel) näherungsweise herzustellen versuchen. Und durch Verschiebung des Quartik-Scheitels auf K0 könnte man die Schar der konfokalen Quartiken zu erkunden versuchen. Das könnte daran scheitern, dass zur Konstruktion ziemlich viele quadratischen Gleichungen mit meist komplexen Lösungen (im Algebra-Modul zu erkennen als undefiniert) zu bewältigen sind! Irgendwann sind dann die reellen Beziehungen überfordert! Zum Glück gibt es den refresh-Knopf.

Dieses Arbeitblatt ist Teil des geogebra-books Kugel-Kegel-Schnitte (9.Juli 2018).