キーペルト円錐曲線

幾何学において、キーペルト円錐曲線（キーペルトえんすいきょくせん）は、三角形に関する2つの円錐曲線の総称である。一つはキーペルト双曲線（テンプレート:Lang-en-short）、もう一つはキーペルト放物線（テンプレート:Lang-en-short）である。

三角形$ABC$に対して3つの二等辺三角形を三角形$A^{\prime }BC$, $B^{\prime }CA$ , $C^{\prime }AB$を同じ向きに相似になるよう作る。このとき三角形 $ABC$ と $A^{\prime }{B}^{\prime }{C}^{\prime }$は配景的で配景の中心の軌跡をキーペルト双曲線、配景の軸の包絡線をキーペルト放物線と言う。

キーペルト双曲線は3頂点、重心、垂心を通る円錐曲線、キーペルト放物線はオイラー線とX(110)をそれぞれ準線、焦点とする放物線としても定義できる。R. H. Eddy と R. Fritscは論文で、キーペルト円錐曲線について以下の様に言及している。

"If a visitor from Mars desired to learn the geometry of the triangle but could stay in the earth's relatively dense atmosphere only long enough for a single lesson, earthling mathematicians would, no doubt, be hard-pressed to meet this request. In this paper, we believe that we have an optimum solution to the problem. The Kiepert conics ..."

キーペルト双曲線

詳しくは「キーペルト双曲線」を参照

キーペルト双曲線は、1869年ルードヴィヒ・キーペルトが、1868年のエーミル・ルモワーヌの "三角形の辺に正三角形を外接させたときの頂点がつくる三角形" という問題の解法として示した双曲線である。

$a,b,c$を各辺の長さ $A,B,C$を角の大きさとする。

座標

キーペルト双曲線は重心座標 $x:y:z$ で以下のように表される。

$\frac{b^2-c^2}{x}+\frac{c^2-a^2}{y}+\frac{a^2-b^2}{z}=0.$

中心と漸近線

• キーペルト双曲線は X(115)でその重心座標は以下の式で与えられる。

$(b^2-c^2{)}^2:(c^2-a^2{)}^2:(a^2-b^2{)}^2$.

• キーペルト双曲線の漸近線はブロカール軸のシムソン線である。
• キーペルト双曲線は直角双曲線で、その離心率は$\sqrt{2}$である。

性質

• X(115)は九点円上にある。また第一、第二フェルマー点の中点である。
• ブロカール軸上の点の等角共役の軌跡である。
• 正三角形でない三角形$ABC$と点$P$について、$p$を$P$の三線極線とする。$p$がオイラー線に垂直であるような$P$の軌跡はキーペルト双曲線である。

キーペルト放物線

キーペルト放物線は1888年、ドイツの数学教師アウグスト・アルツトが"school program"の中で研究した放物線である。

• キーペルト放物線は重心座標 $x:y:z$ で以下のように表される。

$f^2{x}^2+g^2{y}^2+h^2{z}^2-2fgxy-2ghyz-2hfzx=0$

ただし

$f=\frac{b^2-c^2}{a},g=\frac{c^2-a^2}{b},h=\frac{a^2-b^2}{c}$.

• キーペルト放物線の焦点X(110)の重心座標は以下の式で与えられる。

$\frac{a^2}{b^2-c^2}:\frac{b^2}{c^2-a^2}:\frac{c^2}{a^2-b^2}$

• X(110)はパリー円、外接円上にある。
• オイラー線上の点PをBC,CA,ABで鏡映した点をそれぞれA',B',C'とするとA'BC,AB'C,ABC'の外接円はX(110)で交わる。
• キーペルト放物線の準線はオイラー線である。
• キーペルト放物線は、ルモワーヌ軸、無限遠線に接する。
• キーペルト放物線と各辺の接点はシュタイナー点のチェバ三角形の頂点である。
• 外接三角形のフォイエルバッハ点はX(110)である。つまり、シュタムラー双曲線の中心である。

図

• 
  三角形ABCとA'B'C'の配景の中心の軌跡
• 
  直線LMNの包絡線
• 
  キーペルト放物線の準線

関連項目

• 接円錐曲線
• 三角形の中心
• 三角形の二次曲線

外部リンク

• テンプレート:Cite web