Hans Walser, [20150912]
Unterteilung des Tangentenvierecks
Anregung: M. M., O.
Die Triangulation eines Tangentenvierecks fŸhrt zu speziellen BerŸhrungspunkten der Inkreise der Teildreiecke.
ZunŠchst zerlegen wir ein beliebiges Viereck mit einer Diagonalen in zwei Dreiecke und zeichnen in jedem Teildreieck den Inkreis. Die beiden Inkreise berŸhren die Diagonale in der Regel in verschiedenen Punkten (Abb. 1).
Abb. 1: Inkreise in Teildreiecken
Wir vermuten, dass die Distanz zwischen den beiden BerŸhrungspunkten unabhŠngig davon ist, mit welcher Diagonalen wir das Viereck unterteilt haben.
Zur
Berechnung dieser Distanz verwenden wir die Bezeichnungen der
Abbildung 2.
Abb. 2: Bezeichnungen
Wir berechnen die alternierende Seitensumme des Viereckes ABCD:
(1)
Somit ist:
(2)
Die
Distanz ist also unabhŠngig von der zur
Unterteilung gewŠhlten Diagonalen.
In einem
Tangentenviereck ist die alternierende Seitensumme null. Daher ist auch ,
und die beiden Inkreise in den Teildreiecken haben den BerŸhrungspunkt mit der
Diagonalen gemeinsam (Abb. 3).
Abb. 3: Tangentenviereck
Wir beginnen mit zwei sich berŸhrenden Kreisen und wŠhlen auf der gemeinsamen Tangente im BerŸhrungspunkt zwei Punkte. Von diesen Punkten aus zeichnen wir je die anderen Tangenten an die beiden Kreise und erhalten so ein Tangentenviereck (Abb. 4).
Abb. 4: Konstruktion eines Tangentenviereckes
Werden die beiden Punkte auf der gleichen Seite gewŠhlt, ergibt sich ein nicht konvexes Viereck mit Ankreis (Abb. 5). Da der Ankreis auch alle vier Seitengeraden des Viereckes berŸhrt, kann das Viereck ebenfalls als Tangentenviereck bezeichnet werden.
Abb. 5: Ankreis
In einem nicht konvexen Tangentenviereck ist die doppelt alternierende Seitensumme null. Dazu die Bezeichnungen der Abbildung 6.
Abb. 6: Nicht konvexes Tangentenviereck
Es ist:
(3)
Das hei§t aber, dass die Punkte B und D auf derselben Ellipse mit den Brennpunkten A und C liegen.
Schlie§lich kšnnen wir die beiden Kreise ineinander zeichnen (Abb. 7 und 8).
Abb. 7: Kreise berŸhren sich von innen
Abb. 8: Kreise berŸhren sich von innen