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Angles Problèmes des Trois Cercles

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Puce1.gif (552 octets) Question d'Hadrien Flammang du 09/11/01 à 02h 08 :

Bonjour, je viens de découvrir votre site et il me semble très sympa !
J'ai justement un problème qui me travaille depuis longtemps...
Je l'ai baptisé : Le problème des trois cercles
Etant donnés trois cercles deux à deux disjoints et tangents
(càd surface d'intersection des disques nulle mais chaque cercle a un point de contact avec les deux autres), trouver un quatrième cercle qui soit tangent aux trois premiers. Ce quatrième cercle doit se trouver "coincé" entre les trois premiers. Ce serait beaucoup plus facile avec un dessin. Je n'ai rien trouvé de concluant à part dans des cas triviaux (cercles de mêmes diamètres par exemple).

Avez vous plus d'inspiration ?

Hadrien

Puce1.gif (552 octets) Réponse d'Alain Larroche :

Il d'agit d'une problème classique et ancien, dont vous trouverez une solution dans les sites suivants :

En français : Abracadabri

En anglais : Dearing

chez ce dernier vous trouverez également des indiquations pour construire des sphères tangentes à quatre sphères données, suivi de 10 références bibliographiques et d'une plaisante anecdote intitulée : L'ingénieur et le mathématicien (en sachant que Dearing est ingénieur!).

Puce1.gif (552 octets) Réponse de Jean-Pol Houbard du 12/11/01 à 19h 09 :

Une solution pour résoudre un tel problème est l’utilisation de " l’inversion géométrique ".

Sans entrer trop profondément dans cette théorie (largement expliquée par exemple sur internet), on peut dire que :

Si on choisit le pôle de l’inversion à un des points de tangence de 2 des cercles donnés, ces 2 cercles par inversion se transforment en 2 droites parallèles. Le 3 ème cercle se transforme en un autre cercle (C1) tangent aux 2 droites.

Dans ce mode " inversé ", on voit immédiatement qu’il existe 2 solutions de cercles tangents. Ces 2 cercles ont le même diamètre que le cercle pris en " sandwich " entre les 2 droites parallèles et ils sont tangents aux 2 droites et au cercle C1.

La construction de ces 2 cercles est immédiate.

Par inversion de ces 2 cercles dans l’autre sens, on trace les cercles cherchés.

Ce type de construction est très rapide, il est cependant important de choisir judicieusement le facteur de conversion de l’inversion car, bien que le principe reste valable quel que soit ce facteur de conversion, la précision du tracé en dépend fort.

J-P Houbard.

 

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