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Apollonisches Berührungsproblem umstellen

Universität / Fachhochschule

Polynome

Tags: appolonisches Berührungsproblem, polynom

 
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CAJost89

CAJost89 aktiv_icon

16:58 Uhr, 03.03.2015

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Hallo Zusammen
Ich bin auf der Suche nach einer Lösung für das apollonische Berühungsproblem (Fall 7 "CCP" und / oder Fall 10 "CCC").

Vorab aber noch etwas zu meiner Person, da dies mein erster Post hier in diesem Forum ist.
Ich heisse Christoph Jost, komme aus Bern (Schweiz), und studiere an der TSBE (www.tsbe.ch) Informatik HF.
Im Rahmen meiner Diplomarbeit bin ich auf das apollonische Berührungsproblem gestossen. Da wir die Mathematik leider nicht so tief behandelt haben, bin ich hier schnell an meine Grenzen gestossen (ein einfaches Beispiel habe ich als jpg angehängt).

Soweit ich sehe (Wikipedia: de.wikipedia.org/wiki/Apollonisches_Problem, sind drei Gleichungen vorhanden:
(Xs-X1)^2 + (Ys-Y1)^2 = (Rs+-R1)^2
(Xs-X2)^2 + (Ys-Y2)^2 = (Rs+-R2)^2
(Xs-X3)^2 + (Ys-Y3)^2 = (Rs+-R3)^2

Von diesen drei Gleichungen sind mir folgende Variablen bekannt:
X1,X2,X3,Y1,Y2,Y3,R1,R2 und R3

Und folgende Variablen sind gesucht:
Xs und Ys (Rs ist nicht zwingend notwendig)

Meine Frage ist nun, wie lautet die umgestellte Formel für Xs resp. Ys?
Eine Herleitung wäre schön, ist aber für meine Anwendung primär nicht notwendig.

Bei unklarheiten oder Rückfragen bitte kurz melden.

Selbstverständlich ist dieses Vorgehen mit meinem Experten besprochen und die Formel (inkl. Autor) würde ins Quellenverzeichnis aufgenommen werden.

Freundliche Grüsse
Christoph Jost


ap

Für alle, die mir helfen möchten (automatisch von OnlineMathe generiert):
"Ich benötige bitte nur das Ergebnis und keinen längeren Lösungsweg."
Hierzu passend bei OnlineMathe:

Online-Übungen (Übungsaufgaben) bei unterricht.de:
 
Online-Nachhilfe in Mathematik
Antwort
Femat

Femat aktiv_icon

17:45 Uhr, 03.03.2015

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Vielleicht bringt dich mein Rechenknecht weiter.
C1 ist frei wählbar

Weil die Lösung nicht auf einer Zeile Platz hat. Habe ich die letzten Zeichen und das unsichtbare in die zweite Zeile kopiert.

Screenshot (381)
CAJost89

CAJost89 aktiv_icon

10:33 Uhr, 04.03.2015

Antworten
Hallo Femat

Vielen Dank für deine schnelle Antwort.
Leider verstehe ich die Umstellung der Formel nicht ganz…
-Wieso kann man "C1" (also eigentlich Ys, eine gesuchte Variable) frei wählen?
-Was bedeutet „and Ys = C1“? (das „or“ ist mir klar, da es zwei Resultate gibt)

Die Formel ist nun auf Xs umgestellt, somit sollte man sie auf Ys auch ohne Probleme umstellen können.
-Wie würde die Formel auf Rs umgestellt lauten?

Da es drei Formeln mit drei unbekannten sind, müsste man doch diese Formeln in irgendeiner Weise verbinden, oder?
Oder müsste man dieses Problem mit Matrizen lösen?
Leider habe ich für keine dieser Varianten weder Erfahrung noch Wissen.


Habe nochmals ein jpg hinzugefügt, welches ein bisschen verständlicher sein sollte. Auf dem Bild sind drei schwarze Kreise mit deren Mittelpunkt (inkl. Koordinaten und Radius) und ein Koordinaten Punkt welcher den gesuchten Kreis tangiert aufgezeichnet.
Der rote Kreis und dessen Mittelpunkt, sind die gesuchten Grössen (Xs, Ys und Rs).

Wie kann ich aus den folgenden Variablen:
X1,X2,X3,Y1,Y2,Y3,R1,R2 und R3, zusätzlich noch X4 und Y4
folgende Variablen berechnen:
Xs, Ys und Rs?

Meiner Meinung nach funktioniert dies nur mit dem apollonischem Berührungsproblem.
Wie kann man diese Formeln umstellen, gleichsetzen und wieder umstellen?


Vielen Dank für eure Lösungsvorschläge
Grüsse
Christoph

Antwort
ledum

ledum aktiv_icon

12:45 Uhr, 04.03.2015

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Hallo
in wiki steht doch was du machen sollst
1. führe die Quadrate aus
2. subtrahiere 2 vin 1 und 3 vin 1
ergibt 2 lineare Gl für xs,ys. r
lineare Gleichungen solltest du lösen können, dann hast du xs und ys die noch von rs abhängen, die setzt man in eine der 3 gl ein und hat eine quadratische Gleichung für rs
mit allgemeinen Zahlen für die xi,yi,ri ist das ne Menge Schreibarbeit, aber nichts was über einfaches Schulniveau raus geht
als Informatiker kannst du das ja auch mit einem Programm wie maple oder mathematika oder so machen.
Gruss ledum

Antwort
Femat

Femat aktiv_icon

16:00 Uhr, 04.03.2015

Antworten
Da sönd doch dResultat wot häsch wöle.

Screenshot (382)
Frage beantwortet
CAJost89

CAJost89 aktiv_icon

21:17 Uhr, 25.05.2015

Antworten
Hallo Zusammen.

Das Problem konnte nun gegen Ende der Diplomarbeit gelöst werden.
Folgende Webseite war dabei sehr hilfreich: mathforum.org/mathimages/index.php/Problem_of_Apollonius

Falls jemand anderes auch mal über diese Problem stolpern sollte, habe ich im Anhangdie Herleitung eingefügt.

Vielen Dank für die Hilfeleistungen.

Herleitung aP 1_2
Herleitung aP 2_2