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centro di similitudine

Inviato: 13 giu 2009, 22:19
da woodstock
Non riesco a capire esattamente di cosa si tratta; ho provato a guardare su mathworld ma la spiegazione non mi è chiarissima!
in particolare se cerchiamo il centro di similitudine tra due circonferenze esso coincide con il centro dell'omotetia che manda l'una nell'altra giusto?
In realtà anche la relazione con l'omotetia non l'ho capita molto, anche perchè sull'omotetia ho solo guardato oggi quello che spiega Gobbino nelle schede olimpiche quindi non ho ancora "assorbito" bene il concetto.. :?

Inviato: 13 giu 2009, 22:51
da Tibor Gallai
Sicuramente esiste ed è ben definito il centro di omotetia.
Il centro di similitudine mi sembra non tanto ben definibile, sbaglio? :shock:
Voglio dire che una similitudine può essere scomposta in una rotazione attorno a un centro arbitrario, e un'omotetia rispetto a un centro arbitrario. Ma se i 2 centri non coincidono, qual è il centro di similitudine? Vuoi dire che esiste sempre una rotazione e un'omotetia con lo stesso centro che realizzano una similitudine data? Boh? :o
Prova a dimostrarlo in modo algebrico, se è vero salta fuori...

Inviato: 13 giu 2009, 23:18
da woodstock
Dunque! La mia domanda sorge nel tentativo di risolvere un preIMO 2008! Quindi ti faccio l'esempio del problema!
In realtà la figura è un pò complessa da spiegare :? In ogni caso per esempio mi dice che il centro di similitudine di due circonferenze tangenti internamente è il punto di tangenza.
Altro esempio: Considera un triangolo ABC e la sua circonferenza inscritta, quindi un'altra circonferenza tangente ai lati AB e BC ( che tra l'altro tange la circonferenza circoscritta in un punto! ). In questo caso mi dice che che il centro di similitudine tra la circonferenza inscritta e quella tangente ai lati è B! :?

E quindi fa un suo ragionamento sull'omotetia! Tra l'altro da quanto ho visto su Mathworl il centro di similitudine si dovrebbe poter trovare tra figure non omotetiche, il che è un'altra cosa che non concepisco molto.. :roll:

Inviato: 13 giu 2009, 23:21
da Tibor Gallai
Mi dai qualche link alle cose che citi?

Inviato: 13 giu 2009, 23:27
da woodstock
http://mathworld.wolfram.com/SimilitudeCenter.html

Questo è dove ho cercato di capire qualcosa sul centro di similitudine e ometie; mentre per il problema ci sto lavorando per il senior, che sarebbe l'8 del lavoro di gruppo! Quindi le cose che ho scritto derivano dalla spiegazione di uno dei punti!

Inviato: 13 giu 2009, 23:31
da Tibor Gallai
Ah interessante questa cosa, non l'ho mai saputa. :?
Ora dimostrala.

Inviato: 13 giu 2009, 23:40
da Tibor Gallai
MathWorld ha scritto:1. The external similitude centers of three circles are collinear.
2. Any two internal similitude centers are collinear with the third external one.
Per questi esiste una dimostrazione spaventosamente bella. :o

Inviato: 13 giu 2009, 23:57
da woodstock
Tibor Gallai ha scritto:Ora dimostrala.
Ha un che di inquietante questa frase :shock: :P
Mmm, mi sa che dovrò lavorarci un pò! Non è che abbia ancora tanto capito bene questo centro di similitudine :D Mi sa che rimando a domani mattina a mente un pò più "fresca"! :lol:

Inviato: 14 giu 2009, 00:04
da Tibor Gallai
Boh, ma non credo che sia un concetto così fondamentale...
Comunque per dimostrarlo prendi una similitudine generica (in coordinate!) che non sia una traslazione, e fai vedere che ha un punto fisso. Da qui segue l'unicità facilmente.

Inviato: 14 giu 2009, 13:54
da edriv
Comunque, tanto per fare un po' di chiarezza:

Date due circonferenze, un loro centro di similitudine è un punto P tale che esiste un'omotetia (fare un'omotetia vuol dire ingrandire la figura attorno a P) che trasforma una circonferenza in quell'altra.

Due circonferenze hanno, in generale, due centri di similitudine:
- quello esterno, per il quale l'omotetia che manda una circonferenza nell'altra ha fattore positivo, ovvero: se P è il centro, Q è un qualsiasi punto, Q' l'immagine di Q secondo l'omotetia, allora Q e Q' stanno dalla stessa parte di Q
- quello interno, per il quale l'omotetia ha fattore negativo.

Il centro di similitudine esterno è l'intersezione delle tangenti comuni esterne (ovvero, che toccano le due circonferenze dalla stessa parte), quello interno... tangenti interne.

Inviato: 14 giu 2009, 14:17
da woodstock
Ah perfetto, grazie!! Con la figura del problema sott'occhio si vede abbastanza bene! :wink:

Perciò se ho capito bene, ad esempio, il caso delle due circonferenze tangenti internamente rappresenta un caso particolare in cui il centro di similitudine interno e quello esterno coincidono nel punto di tangenza!

Inviato: 14 giu 2009, 15:01
da Tibor Gallai
Ecco, imitando l'esempio virtuoso di edriv faccio anch'io un po' di ulteriore chiarezza, per quanto le mie misere forze me lo permettano.
(ed anche perché vedo che c'è ancora molta confusione tra centro di similitudine e centro di omotetia!!)

In generale, una trasformazione di similitudine del piano può essere espressa in coordinate in questo modo (dimostrazione, please!):

$ \left\{ \begin{array}{l} x' = ax-by+c\\ y' = bx+ay+d \end{array} \right. $

con $ ~a\neq 0 $ o $ ~b\neq 0 $.

In pratica, quello che viene fuori è questo: tu vuoi costruire una similitudine generica, e la fai come una composizione di una rotazione e un'omotetia attorno a centri generici (anche distinti), o equivalentemente una composizione di:

1) una traslazione,
2) una rotazione attorno all'origine,
3) una seconda traslazione,
4) un'omotetia rispetto all'origine,
5) una terza traslazione.

Facendo tutto in coordinate, vedi che questa equivale (con pochissimi passaggi algebrici) ad una trasformazione più semplice:

1) una rotazione attorno all'origine,
2) un'omotetia rispetto all'origine,
3) una traslazione,

che in coordinate prende la forma che ho scritto sopra. In pratica è dimostrato quello che congetturavo nel 1° post. E scusate se era ovvio. :oops:

Volendo determinare le cose esplicitamente, vediamo che la ragione dell'omotetia è $ ~\sqrt{a^2+b^2} $, mentre l'angolo di rotazione è $ ~\arctan\left(-\frac b a\right) $. Inoltre, la similitudine è una traslazione se e solo se $ ~a=1,\ b=0 $. Per finire, il centro di similitudine (quando la sim. non è una traslazione) è l'unico suo punto fisso, nonché centro di roto-omotetia, ed ha coordinate

$ \left\{ \begin{array}{l} \displaystyle x = \frac{(1-a)c-bd}{(1-a)^2+b^2}\\ \\ \displaystyle y = \frac{(1-a)d+bc}{(1-a)^2+b^2} \end{array} \right. $

Notare che i denominatori si annullano se e solo se vale la condizione di traslazione.

Detto questo, due figure (nel senso di insiemi di punti) sono simili se esiste una trasformazione di similitudine del piano che manda l'una nell'altra. In generale, a seconda di come sono fatte le figure, di quante simmetrie hanno, etc, possono esistere più similitudini che mandano l'una nell'altra, e di conseguenza le due figure possono avere più di un centro di similitudine. Addirittura, due figure simili possono non avere un centro di similitudine (quando?).

- Per esempio, due insiemi vuoti (!!) hanno infiniti centri di similitudine, uno per ogni punto del piano.
- Due punti distinti hanno infiniti centri di similitudine, uno per ogni punto del piano, esclusi i due punti stessi (dimostrare!).
- Due circonferenze concentriche e distinte hanno un unico centro di similitudine (dimostrare!).
- Due circonferenze tangenti internamente e distinte hanno un unico centro di similitudine (dimostrare!).
- Due circonferenze non concentriche e non tangenti internamente hanno infiniti centri di similitudine, il cui luogo è a sua volta una circonferenza (dimostrare!).
- Due triangoli scaleni simili e non congruenti hanno un unico centro di similitudine (dimostrare!).
- Etc (dimostrare!).

Inviato: 14 giu 2009, 18:37
da kn
edriv ha scritto:Date due circonferenze, un loro centro di similitudine è un punto P tale che esiste un'omotetia [...] Due circonferenze hanno, in generale, due centri di similitudine
Non è che stai parlando dei centri di omotetia? :?

Inviato: 14 giu 2009, 18:39
da Tibor Gallai
Eh, sembra esserci questa ambiguità, ma anche su MathWorld.
Comunque, fissata la terminologia, credo che tutto quello che ho scritto sopra sia esatto.

Inviato: 14 giu 2009, 19:26
da edriv
kn ha scritto:
edriv ha scritto:Date due circonferenze, un loro centro di similitudine è un punto P tale che esiste un'omotetia [...] Due circonferenze hanno, in generale, due centri di similitudine
Non è che stai parlando dei centri di omotetia? :?
Sì, mi son confuso e intendevo omotetia.
Comunque se mi son confuso è indice del fatto che si può trovare anche altre volte "similitudine" per dire "omotetia".