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radica...@gmail.com> scrive:
Si chiama /potenza/ di un punto P rispetto a una circonferenza C
il prodotto di PA per PB, dove la retta AB taglia C e passa per P.
Un noto teorema di geometria elementare dice che questo prodotto
non dipende dalla retta; come caso speciale, se la retta PT �
tangente a C, la potenza di P rispetto a C � il quadrato di PT.
L'asse radicale di due circonferenze � il luogo dei punti che hanno
la stessa potenza rispetto alle due circonferenze. Esercizio:
dimostrare geometricamente che si tratta di una retta che, nel
caso le due circonferenze siano secanti, passa per i due punti
di intersezione; se le circonferenze sono tangenti, l'asse
radicale � la tangente comune.
Si dimostra abbastanza facilmente che, se P ha coordinate (r,s)
e C ha equazione x^2 + y^2 + ax + by + c = 0, allora la potenza
di P rispetto a C � esattamente r^2 + s^2 + ar + bs + c.
Dato questo per dimostrato, segue proprio che l'equazione dell'asse
radicale delle circonferenze di equazioni
x^2 + y^2 + ax + by + c = 0
x^2 + y^2 + a'x + b'y + c' = 0
� la retta di equazione
(a-a')x + (b-b')y + (c-c') = 0
Per fare il conto delle distanze, � preferibile mettersi in una
situazione pi� trattabile: scegliamo come asse delle ascisse
la retta che congiunge i centri delle due circonferenze e come
origine il centro di una delle due. In questo caso, una circonferenza
ha equazione
x^2 + y^2 - r^2 = 0
e l'altra ha equazione
(x - h)^2 + y^2 - R^2 = 0
supponendo che il centro abbia coordinate (h,0) (e h > 0, che non
� restrittivo). Con questa semplificazione, l'asse radicale ha
equazione
2hx - h^2 - r^2 + R^2 = 0
cio�
x = (h^2 + r^2 - R^2)/(2h)
Evidentemente, la distanza di questa retta dall'origine �
|(h^2 + r^2 - R^2)/(2h)|
mentre quella dal centro dell'altra circonferenza �
|(h^2 + r^2 - R^2)/(2h) - h| = |(h^2 - r^2 + R^2)/(2h)|
Quale delle due � maggiore? Non � restrittivo supporre che
r >= R, quindi dobbiamo confrontare
h^2 + r^2 - R^2
con
|h^2 - r^2 + R^2|
perch� il fattore positivo 1/(2h) non influisce. Dunque abbiamo
due casi:
(1) h^2 - r^2 + R^2 >= 0
h^2 + r^2 - R^2 ?? h^2 - r^2 + R^2
2(r^2 - R^2) ?? 0
Siccome r >= R, al posto di ?? possiamo mettere >=; dunque in
questo caso la distanza dell'asse radicale dal centro della
circonferenza con raggio maggiore � la maggiore.
(2) h^2 - r^2 + R^2 < 0
h^2 + r^2 - R^2 ?? -h^2 + r^2 - R^2
2h^2 ?? 0
Siccome h > 0, possiamo mettere > al posto di ??. Dunque
anche in questo caso la distanza dell'asse radicale dal centro
della circonferenza con raggio maggiore � la maggiore.
Perci� concludiamo che l'asse radicale � pi� vicino al centro
della circonferenza con raggio minore.
Se le due circonferenze sono secanti, la distanza dell'asse
radicale � zero per entrambe. Se sono esterne, la distanza
dell'asse dalla prima �
(h^2 - r^2 + R^2)/(2h) - r = (h^2 - 2hr - r^2 + R^2)/(2h)
mentre dalla seconda �
h - R - (h^2 - r^2 + R^2)/(2h) = (h^2 - 2hR + r^2 - R^2)/(2h)
(perch� ovviamente h > r). Confrontiamo
h^2 - 2hr - r^2 + R^2 ?? h^2 - 2hR + r^2 - R^2
2(R^2-r^2) ?? 2h(r-R)
dove il primo membro � negativo e il secondo � positivo. Dunque
la distanza dalla circonferenza di raggio maggiore � minore della
distanza dalla circonferenza di raggio minore.
Rimane il caso in cui la circonferenza di raggio R � interna a quella
di raggio r che non ho voglia di trattare.
Ciao
Enrico