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 #1 - 03-05-2025 17:06:12

gabrielduflot
Expert de Prise2Tete
Enigmes résolues : 34
Messages : 614

cercle tangent à 2 parzboles

Bonjour
Cela fait longtemps que je ne suis pas venu sur ce site.
On m'a posé cette énigme.
On prend les 2 parabole d'équation x^2 et x^2-1/2
Question
Quel le rayon d'un cercle qui est tangent aux 2 parabole dont le centre du cercle se trouve sur l'axe des abscisses comme le montre le schéma ci-dessous ?
https://www.prise2tete.fr/upload/gabrie … abole.jpeg

PS. Je n'ai pas la réponse mais la méthode que j'utilise aboutie a des calculs monstrueux

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 #2 - 03-05-2025 17:45:15

aunryz
Elite de Prise2Tete
Enigmes résolues : 17
Messages : 1125
Lieu: Nicastro / Tronville

Cercle tangent à 2 parraboles

1/2 ?


Lélio Lacaille - Du fagot des Nombreux

 #3 - 03-05-2025 17:54:26

gabrielduflot
Expert de Prise2Tete
Enigmes résolues : 34
Messages : 614

Cercle tangent à 2 parables

Non aunryz. En regardant sur un logiciel de géométrie dynamique la réponse est environ 0,178. J'aimerai avoir une valeur exacte

 #4 - 08-05-2025 01:52:10

Migou
Expert de Prise2Tete
Enigmes résolues : 17
Messages : 689
Lieu: Ville 2/N près 2*i

Cercle tangent 2 paraboles

Salut Gabriel,

Je galère aussi et j'obtiens des formules en x^6.

Voilà ce que j'ai trouvé pour le moment.

Notations
\cal{P}_0 \text{, la parabole d'équation } y  = x²\cal{P}_1 \text{, la parabole d'équation } y  = x² -  \frac{1}{2}\cal{C} \text{, le cercle tangent aux deux courbes, de centre (c, 0) et de rayon R } 
Je nomme :
  A (x_0, y_0)\text{ et }B (x_1, y_1)
les points d'intersection de C avec respectivement P_0 et P_1.

Relations entre c et x0, entre c et x1



La pente en A vaut (1, 2.x0) le vecteur orthogonal est (2.x0, -1) et le vecteur
\vec{AC} = (2.x_0.y_0, -y_0) \text{ d'où } c = x_0 + 2.x_0.y_0
Or y0 = x0², d'où :
c = x_0 + 2x_0^3
Et en appliquant le même raisonnement à partir de B, j'ai :
c = 2x_1^3
Les formules inverses :
x_1 = \sqrt[3]{\frac{c}{2}}
Pour c_0, il faut s'accrocher un peu, avec la formule de Cardan, on a :
x_0 =  \sqrt[3]{  \frac{c}{4} +  \sqrt{ (\frac{c}{4})^2 + (\frac{1}{6})^3 } } + \sqrt[3]{  \frac{c}{4} -  \sqrt{ (\frac{c}{4})^2 + (\frac{1}{6})^3 } }
Hum, je ne pense pas qu'on fera grand chose de celle-là.

valeur du rayon du cercle tangent à P_0 et de centre sur l'axe des abscisses en fonction de x_0
(sans tenir compte de la tengeance à P_1).

J'ai déjà l'expression de AC = (2.x0.y0, -y0) d'où :
R_0^2 = (2x_0.y_0)^2 + y_0^2
or y0 = x0², d'où :
R_0^2 = 4.x_0^6 + x_0^4
De même pour R1, le rayon du cercle tangeant à P1 de centre sur l'axe des abscisses. On part du vecteur BC = ( -2.x1.y.1  , y1 )  :
R_1^2 = (2x_1.y_1)^2 + y_1^2
or y1 = x1² - 1/2, d'où :
R_1^2 = (2x_1.(x_1^2-\frac{1}{2}))^2 + (x_1^2-\frac{1}{2})^2 = 4.x_1^6 - 4x_1^4 + x_1^2 + x_1^4 - x_1^2 + \frac{1}{4}  = 4.x_1^6 - 3.x_1^4 + \frac{1}{4}

 #5 - 08-05-2025 16:36:21

Migou
Expert de Prise2Tete
Enigmes résolues : 17
Messages : 689
Lieu: Ville 2/N près 2*i

Cercle tangent à 2 parabols

Bonjour à tous, aujourd'hui, recherchons une solution approchée

Grâce aux équation ci-dessus, on peut facilement exprimer les différentes valeurs en fonction de x_0.
c = x_0 + 2x_0^3x_1 = \sqrt[3]{\frac{c}{2}} = \sqrt[3]{\frac{x_0 + 2x_0^3}{2}}
Ces équations traduisent le tracé suviant : En partant du point A, on trouve le point C sur l'axe des abscisses, centre du cercle C0 tangent à P0 en A. en partant du point C, on trouve le point B, point de tangence du cercle C1 de centre C tangent à P1.

http://www.prise2tete.fr/upload/Migou-p2t_paraboles.png

On obtient la valeur approchée de x0, tel que les cercles C0 et C1 sont identiques (même rayon R0 = R1).

Valeurs obtenues :
c = 0,4844
x_0 = 0,3771
x_1 = 0,6233
R = 0,1781
Valeurs confirmées par le graphique (PS : ceux qui me connaissent savent que j'aime bien les dessins sur papier)

http://www.prise2tete.fr/upload/Migou-P2t_paraboles_graphe.png

 #6 - 11-05-2025 10:23:32

gwen27
Elite de Prise2Tete
Enigmes résolues : 49
Messages : 6,071E+3

Cercle tangennt à 2 paraboles

En prenant a , l'abscisse du premier point de tangence pour y=x^2:
Je trouve comme coordonnées (a,a^2) la perpendiculaire à la parabole en ce point donne pour le centre du cercle Ca(2a^3+a,0).

De même pour  y=x^2-1/2 :
point de tangence (b,b^2-1/2)
centre du cercle : Cb(2b^3,0)

Ca et Cb sont confondus donc : 2a^3+a=2b^3
Les deux distances sont égales donc : (2a^3)^2+(a^2)^2=(2b^3-b)^2+(b^2-1/2)^2

Et le rayon du cercle vaut : r=sqrt((2a^3)^2+(a^2)^2)

Merci wolfram :
http://www.prise2tete.fr/upload/gwen27-cercleparaboles.jpg
http://www.prise2tete.fr/upload/gwen27-cercleparabolesapproxmation.jpg

 #7 - 11-05-2025 14:41:53

w9Lyl6n
Professionnel de Prise2Tete
Enigmes résolues : 26
Messages : 224

Cercle tangent à 2 parabolles

J'avais cherché le problème sans aboutir à la solution, cependant je suis perplexe devant le sens de l’esthétique mathématique de wolfram. Je me suis amusé à simplifier et j'arrive à ça :

Si on pose
\alpha ~ = ~ \sqrt{\sqrt{12}-2}
Alors
r ~ = ~ \sqrt{\frac{(\alpha^2+14)(\alpha^3-13)-12\alpha+219}{972}}

 #8 - 11-05-2025 18:08:18

gwen27
Elite de Prise2Tete
Enigmes résolues : 49
Messages : 6,071E+3

Cerccle tangent à 2 paraboles

Wolfram propose aussi des versions moins imbuvables, mais elles sortaient de la capture d'écran...
http://www.prise2tete.fr/upload/gwen27-cercleparaboles3.jpg

 #9 - 11-05-2025 18:39:29

Franky1103
Elite de Prise2Tete
Enigmes résolues : 49
Messages : 3234
Lieu: Luxembourg

Cercle tangent à 2 paraoles

Hello. J'avais également cherché sans aboutir, bloqué par des équations imbuvables.
Mais j'étais persuadé, à tort et sans savoir le prouver, que le centre du cercle était situé sur la parabole "à mi-chemin" y=x^2-1/4, même si les trois points ne sont évidemment pas alignés.

 #10 - 18-05-2025 08:17:46

gabrielduflot
Expert de Prise2Tete
Enigmes résolues : 34
Messages : 614

Cerclee tangent à 2 paraboles

Merci beaucoup moi j'avais une équation du 4eme degré avec la méthode de Ferrari a faire. Je vous enverrai lundi la solution que j'avais trouvé.

 #11 - 19-05-2025 17:14:07

gabrielduflot
Expert de Prise2Tete
Enigmes résolues : 34
Messages : 614

Cerlce tangent à 2 paraboles

Coucou voici ce que j'avais trouvé.
http://www.prise2tete.fr/upload/gabriel … rabole.pdf
Ça ressemble beaucoup à ce qu'a trouve Gwen

 

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