Okręgi Villarceau – para okręgów powstała jak zbiór punktów wspólnych torusa i płaszczyzny przecinającej go pod określonym kątem.
Historia
Nazwa okręgów pochodzi od francuskiego astronoma Antoine’a-Josepha Yvona Villarceau, który odkrył nową rodzinę okręgów powstałych z przecięcia torusa płaszczyzną, oprócz wcześniej znanych konstrukcji wykreślających południki i równoleżniki.
Obserwacje
- Przez dowolny punkt na torusie można przeprowadzić cztery okręgi, które leżą na tym torusie: dwa okręgi Villarceau, jeden południk i jeden równoleżnik.
- Płaszczyzna tworząca okręgi Villarceau jest styczna do torusa w dwóch punktach.
- Wizualizacja rozwłóknienia Hopfa sfery objawia się jako zbiór okręgów Villarceau układających się w kształt torusów.
- Przecinające się okręgi Villarceau mają zawsze dwa punkty wspólne.
- Okrąg Villarceau jest loksodromą południków i równoleżników.
- Promień okręgu Villarceau jest równy odległości środka obracanego okręgu od prostej, która jest osią obrotu w konstrukcji torusa.
Nawiązania
W budynku Musée de l’Œuvre Notre-Dame znajduje się sześciokątna wieża. Została ona zaprojektowana przez architekta Hansa Thomanna Uhlbergera. Na jej szczyt prowadzą kręte schody, które mają na górnym końcu poręczy na kolumnie ozdobny ornament. Francuski matematyk Marcel Berger rozpoznał w nim „okręgi Villarceau”, co wielokrotnie stwierdzał w swoich publikacjach. Oznaczałoby to, że Uhlberger miał wiedzę na temat tych okręgów. Jednak te przypuszczenia podawane są w wątpliwość, a specyficzne zakończenie może być przedłużeniem konstrukcji poręczy.
Przypisy
- ↑ Bil 2010 ↓, s. 5.
- ↑ Villarceau 1848 ↓, s. 246.
- ↑ Baird 2018 ↓, s. 2.
- ↑ Guz ↓.
- ↑ Nouvelles annales de mathématiques 1859 ↓, s. 259.
- ↑ Urbantke 2003 ↓, s. 128.
- ↑ Encyklopedia szkolna ↓, s. 286.
- ↑ Brown 1923 ↓, s. 193.
- ↑ Baird 2018 ↓, s. 3.
- ↑ Roegel 2014 ↓, s. 1.
- ↑ Berger 2010 ↓.
- ↑ Roegel 2014 ↓, s. 6.
- ↑ Roegel 2014 ↓, s. 10.
Bibliografia
- Eric Baird, Villarceau circles and variable-geometry toroidal coils, lipiec 2018, DOI: 10.13140/RG.2.2.29729.51047/1 (ang.).
- Marcel Berger, Villarceau Circles, John Moran (tłum.), marzec 2010 [dostęp 2020-12-06] (ang.).
- Tadeusz Bil, Mechanizm Bennetta w geometrii torusów, „Acta mechanica et automatica”, 4 (1), Koszalin: Politechnika Koszalińska, 2010, s. 5-8.
- B.H. Brown, A geometric paradox, „The Americain Mathematical Monthly”, 30 (4), 1923, 193-195 (193), JSTOR: 2298454 (ang.).
- Sebastian Guz, Torus [online], Wrocławski Portal Matematyczny [dostęp 2020-12-06].
- Denis Roegel, The “Villarceau circles” in Uhlberger’s staircase (ca. 1580) [online], 2 lutego 2014, hal-00941465 [dostęp 2020-12-06] (ang.).
- H.K. Urbantke, The Hopf fibration — seven times in physics, „Journal of Geometry and Physics”, 46 (2), 2003, s. 125-150, DOI: 10.1016/S0393-0440(02)00121-3 (ang.).
- Yvon Villarceau, Extrait d’une note communiquée à M. Babinet par M. Yvon Villarceau, „Comptes-rendus de l’Académie des sciences”, 27, 1848, s. 246 (fr.).
- Section du tore par un plan tangent à cette surface et passant par son centre, „Nouvelles annales de mathématiques : journal des candidats aux écoles polytechnique et normale”, 18, 1859 (1), s. 258-261 (fr.).
- Matematyka, Warszawa: Wydawnictwa Szkolne i Pedagogiczne, 1990 (Encyklopedia szkolna), ISBN 83-02-02551-8.
Linki zewnętrzne
- Eric W. Weisstein, Villarceau Circles, [w:] MathWorld, Wolfram Research (ang.).
- Hopf fibration showing Villarceau circles [online] [dostęp 2020-12-06].
- Torus from Villarceau Circles [online], CutOutFoldUp [dostęp 2020-12-08].