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§ 28. Kugel und Kugelkreis.
so ist stets K — PA . PB, wo das Produkt der rechten Seite für
einen Innenpunkt wegen der entgegengesetzten Richtung von PA
und PB einen negativen Wert hat. Dies Produkt nennen wir
die Potenz des Punktes in Bezug auf die Kugel. Die Gleichung
des Ebenenpaares liefert uns unmittelbar den Satz:
Alle Punkte, für welche zwei Kugeln gleiche Po
tenzen haben, liegen in einer Ebene, der Potenzebene
der Kugeln. Diese Ebene schneidet die Kugeln in dem
selben Kreise.
7. Wir betrachten vier Kugeln Kt = 0, K 2 = 0, K 3 = 0,
K 4 = 0. In den sechs Gleichungen K« — K^ = 0 trennen wir
den Faktor x 4 — 0 ab und betrachten nur die durch den andern
Faktor dargestellte Ebene 77«/?, die Potenzebene der Kugeln K«
und K^. Dann erkennen wir unmittelbar, dafs die drei Ebenen
Hi2j 77 !3 , 77 23 durch die Gerade Kt = K 2 = K 3 hindurchgehen,
und dafs sich die sechs Potenzebenen /7, 2 , 77 13 , 77 14 , 77 23 , 77 24 ,
77 34 in dem Punkte K x = K 2 — K 3 = K 4 schneiden.
8. Zu dem Kugelkreis gelangt man auch, wenn man die
Kugel als Fläche zweiter Klasse betrachtet. In Ebenenkoordinaten
nimmt nämlich die Gleichung der Kugel die Form an:
(au 4 + bu 2 + cUg + u 4 ) 2 — r 2 (u 2 + u| + u 2 ) = 0.
Diese Gleichung erhält man entweder, indem man auf die
Gleichung (8) die Vorschrift von § 20, 8 (S. 158) anwendet, oder
indem man die Gleichung (1) beiderseits quadriert und auf der
rechten Seite den Faktor eins durch u 2 + u 2 -f- u| ersetzt.
Zwei konzentrische Kugeln bestimmen eine Flächenschar,
deren Gleichung in der Form geschrieben werden kann:
( au i 4~ bu 2 -f- cu 3 -P u 4 ) 2 -f- X (u 2 -f" u 2 -f- u|) = 0.
Alle Flächen der Schar sind wieder Kugeln; zu ihnen gehört
der gemeinschaftliche Mittelpunkt als Doppelpunkt und die Fläche
(10) uf -p u| + u 2 = 0
als eine Grenzfläche. Die letztere ist von der Wahl des Mittel
punktes unabhängig. In Punktkoordinaten wird dieser Kegelschnitt
durch die beiden Ebenen
x 4 = 0, xf +x| 4- x 2 =0
dargestellt; er ist also der imaginäre Kugelkreis.