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17. Die Kugeln, welche zwei sich schneidende Ebenen Z und / berühren,
haben ihre Mittelpunkte auf den Ebenen, welche die vier von £ und # einge-
schlossenen Flüchenwinkel halbiren. Die Mittelpunkte der Kugeln eines
Bündels, welche die zwei Ebenen Z und / berühren, liegen also auf
den Geraden 8 und y, in denen die Centralebene des Biindels von den beiden
Halbirungsebenen geschnitten wird. Die Construction der Centren der gesuchten
Kugeln erfolgt wie bei der vorigen Aufgabe, wenn man « der Reihe nach durch
8 und v ersetzt. Es giebt also vier Kugeln eines Bündels, die zwei
gegebene Ebenen berühren.
18. Um über die Mittelpunkte der Kugeln eines Bündels Auskunft zu
erhalten, die eine gegebene Gerade G berühren, wählen wir die Centralebene zur
X V-Ebene des Coordinatensystems, legen den Anfangspunkt in die Spur der
Geraden G und die X-Achse in die Projection von G auf die X Y-Ebene.
Ein Punkt 2 der XY-Ebene ist dann Centrum einer die Gerade G beriihren-
den Kugel des Bündels, wenn der Abstand d des Punktes P von der Geraden G
gleich dem Radius der Bündelkugel ist, die P zum Centrum hat, das ist also
gleich der von 2 an eine Orthogonalkugel gelegten Tangente; also wenn das
Quadrat des Abstandes gleich der Potenz des Punktes P in Bezug auf eine
Orthogonalkugel gleich ist.
Ist die Gleichung einer Orthogonalkugel
K = x2 + 2 + 22 — 20x — 2By — 275 + 8 = 0,
so ist die Potenz von P der Werth, welchen & annimmt, wenn man die Coor-
dinaten von P(d. i. x, y, 0) einsetzt, also gleich
x2 4+ 92 — Qax — 20y -- 6 — 0.
Die Projection von P auf die X-Achse sei Q. Der Abstand d ist die Hypo-
tenuse eines rechtwinkeligen Dreiecks, von dem die eine Kathete PQ, die andere
der Abstand des Punktes Q von der Geraden G ist. Ist nun ¢ der Winkel, den
G mit der X Y-Ebene bildet, so ist die Entfernung des Punktes Q von G gleich
OQ - sino; daher hat man
d? — PQ? -- OQ? . sin? o — y? -- x? sin?o.
Dies soll der Potenz von P2 für die Orthogonalkugel gleich sein; daher hat
man für die Coordinaten von P die Gleichung
x? + y? — Qax — 2By + 5 = x°sin2e + 9°.
Hieraus folgt
x? cos?p — Qax — 2By + à = 0.
Hierfür kann man schreiben
3 a? oh dcos2e — a? 0
cos“ * Coste =— Z1 I 98ros!e zu.
Dies ergiebt: Der Ort der Mittelpunkte aller Kugeln eines Bündels,
die eine gegebene Gerade berühren, ist eine Parabel; die Achse der-
selben ist normal zu der Geraden, die Coordinaten des Scheitels
und der Parameter sind der Reihe nach
a 8cos$? 9 — a? p
cos o! - 98cos?q ?
Es giebt daher vier Kugeln eines Bündels, die zwei gegebene
Gerade berühren; ihre Centra erhált man als die Schnittpunkte
zweier Parabeln.
Es mag noch bemerkt werden, dass die Centra aller Kugeln eines Bündels,
die eine gegebene Ebene Z berühren, auf einer Ellipse liegen, nämlich auf der