Bewijs stelling gezocht

Moderators: ArcherBarry, Fuzzwood

Gebruikersavatar
Berichten: 581

Bewijs stelling gezocht

Kan iemand mij helpen met het bewijs van de stelling die zegt dat het product van de afstanden van de 2 brandpunten van een ellips tot een raaklijn aan die ellips steeds gelijk is aan het kwadraat van de helft van de korte as (b dus)

maw |F1 P1|.|F2 P2| = b^2 (zie tekening)

Lijkt logisch en juist, maar ik kan het maar niet aantonen...

PS Alle nodige formules zijn mij bekend: vgl ellips, vgl raaklijn aan ellips, formule afstand punt-rechte , coordinaat brandpunten enz...

Kan iemand mij op de goede weg zetten?
ellips.JPG
ellips.JPG (18.9 KiB) 264 keer bekeken
---WAF!---

Berichten: 1.116

Re: Bewijs stelling gezocht

Je weet bij voorbaat al dat deze stelling klopt, of is dat ook nog een vraag? Dus we hoeven geen poging te ondernemen een tegenbewijs te verzinnen?

Je wilt dus een bewijs van:
\(|F_1P_1| \cdot |F_2P_2| = b^2\)
.

En we hebben de volgende gegevens:
\(|F_1O| = |F_2O| = a\)
\(F_1P_1 || F_2P_2\)
(kortste afstanden, liggen normaal t.o.v. bisectrice het verlengde van de lijnen P1P2 en F1F2 die voor, dus zijn deze twee lijnen evenwijdig).
\(\angle P_1F_1O = 180° - \angle P_2F_2O\)
(volgt uit vorige).

Neem aan dat er een voorwaarde bestaat dat t niet loodrecht staat op het verlengde van
\(F_1F_2\)
en dus niet aan één van de toppen van de ellips geraakt?

Gebruikersavatar
Berichten: 581

Re: Bewijs stelling gezocht

-De stelling zou moeten kloppen (volgens de opgave), en dat lijkt ze ook ...

-Excuses, tekening is niet duidelijk:

a was bedoeld de halve lengte te zijn van de lange as, zoals gebruikelijk

laat ik voor de coordinaten van brandpunten maar (c,0) en (-c,0) nemen, zoals gebruikelijk met: c^2 = a^2 - b^2

-de raaklijn is willekeurig, de stelling klopt zeker als de raaklijn de toppen raakt, dat is niet zo moeilijk te bewijzen:

1)horizontale raaklijn: is evident want afstand van brandpunte tot horiz. raaklijn = b;

2)verticale raaklijn, dan is P1=P2, en dus |F1 P1|= a-c en |F2 P2|= a+c ; het product van die 2 geeft a^2 - c^2 wat gelijk is aan b^2

Mijn probleem is het 'algemene' geval te bewijzen...
---WAF!---

Gebruikersavatar
Berichten: 581

Re: Bewijs stelling gezocht

Ziehier de gecorrigeerde versie van de tekening
ellips.JPG
ellips.JPG (20.29 KiB) 264 keer bekeken
F1P1 en F2P2 zijn inderdaad evenwijdig, ze staan alletwee loodrecht op de raaklijn.
---WAF!---

Berichten: 1.116

Re: Bewijs stelling gezocht

In de tekening die je nu gemaakt hebt is P1-F1 niet meer de korste afstand...

Mijn tekening van jouw probleem. Met even een aantal hulplijnen en punten die het ons mogelijk makkelijker kunnen gaan maken:
stelling_ellips.GIF
stelling_ellips.GIF (14.43 KiB) 263 keer bekeken
.

Mee eens dat dit het probleem is?

Gebruikersavatar
Berichten: 581

Re: Bewijs stelling gezocht

Sorry beste JWvdVeer, ik begrijp je vraag niet goed. Ik denk dat er een communicatieprobleem is:

even terverduidelijking:

F1P1 is de afstand van brandpunt F1 tot de raaklijn t, dus F1P1 staat loodrecht op t (definitie afstand punt-rechte)

idem voor F2 P2

de korte as van de ellips heeft lengte 2b, de lange as heeft lengte 2a

de afstand van O tot F1 = de afstand van O tot F2 = c

Ok ik zie nu jouw tekening, alles ok behalve die lengte a, moet c zijn. Zoals gezegd is a de lengte van de halve lange as, niet de afstand van O tot de brandpunten, dat is c.
---WAF!---

Gebruikersavatar
Pluimdrager
Berichten: 10.058

Re: Bewijs stelling gezocht

Heb je de verg v d raaklijn door T(p,q) aan de ellips?

Ken je afstandsformule van punt tot lijn?

Berichten: 1.116

Re: Bewijs stelling gezocht

F1P1 is de afstand van brandpunt F1 tot de raaklijn t, dus F1P1 staat loodrecht op t (definitie afstand punt-rechte)

idem voor F2 P2
Maar dat is niet de korste afstand. En dat is wat jij wel aangeeft met
\(|F_1P_1|\)
en
\(|F_2P_2|\)
. De korste afstand, is de afstand tot van F1 loodrecht door de bisectricelijn naar t.

Een getallenvoorbeeld:

Stel je hebt een driehoek AF1P1. Met
\(\angle F_1AP_1 = 30°\)
(zie mijn tekening).

In jouw voorbeeld hebben we dus dat dan ook nog geldt
\(\angle AP_1F_1 = 90°\)
.

Bij jou geldt dan:
\(P_1F_1 = AP_1 \sin(30°) = AF_1 \tan(30°)\)
.

Bij mij zou gelden dat
\(AP_1 = AF_1\)
en
\(\angle AP_1F_1 = \angle AF_1P_1 = \frac{180° - 30°}{2} = 75°\)
.

In mijn geval geldt dan:
\(P_1F_1 = 2\sin(15°)AF_1 = 2\sin(15°)AP_1\)
.

De enige lengte die onze driehoeken nog gemeen hebben is de afstand AF1.

Dus geldt
\(2\sin(15°)AF_1 < \tan(30°)AF_1 \because 2\sin(15°) < \tan(30°) \approx 0.518 < (\frac{1}{3}\sqrt{3} \approx 0.577)\)
.

Dus wat is nu je werkelijke probleem?

Of beter: wat is de opgave en wat zijn de gegevens?

Gebruikersavatar
Berichten: 24.578

Re: Bewijs stelling gezocht

Maar dat is niet de korste afstand. En dat is wat jij wel aangeeft met
\(|F_1P_1|\)
en
\(|F_2P_2|\)
. De korste afstand, is de afstand tot van F1 loodrecht door de bisectricelijn naar t.
Ik begrijp niet helemaal wat jij precies bedoelt, maar de afstand van een brandpunt tot die (raak)lijn is de lengte van het loodlijnstuk vanuit dat brandpunt op die (raak)lijn; dat is precies wat Westy met die rechte hoeken in zijn schets heeft aangeduid, denk ik...

Als je het analytisch wil doen, kan je de aanpak van Safe volgen, de afstanden bepalen en het product uitrekenen; vereenvoudigen tot b² m.b.v. alle gegevens over de ellips.
"Malgré moi, l'infini me tourmente." (Alfred de Musset)

Gebruikersavatar
Berichten: 581

Re: Bewijs stelling gezocht

Maar dat is niet de korste afstand. En dat is wat jij wel aangeeft met
\(|F_1P_1|\)
Bij mij zou gelden dat
\(AP_1 = AF_1\)
Of beter: wat is de opgave en wat zijn de gegevens?
De opgave staat toch duidelijk in mijn vorige posts? Er is niets meer gegeven dan dit:

het product van de afstanden van de 2 brandpunten van een ellips tot een raaklijn aan die ellips steeds gelijk is aan het kwadraat van de helft van de korte as (b dus)

maw |F1 P1|.|F2 P2| = b^2 (zie mijn 2de -gecorrigeerde- tekening)

(misschien nog even dit: de afstand van een punt tot een rechte is per definitie altijd de loodrechte afstand)
---WAF!---

Gebruikersavatar
Berichten: 581

Re: Bewijs stelling gezocht

Safe schreef:Heb je de verg v d raaklijn door T(p,q) aan de ellips?

Ken je afstandsformule van punt tot lijn?
ellips in O:
\( b^2x^2+a^2y^2=a^2b^2\)
raaklijn aan ellips in punt
\((x_0,y_0)\)
is
\(b^2xx_0+a^2yy_0=a^2b^2\)
afstand van een punt
\((x_1,y_1)\)
tot een rechte ux+by+w=0 :
\(d= \frac{|ux_1+vy_1+w|}{ \sqrt{u^2+v^2}}\)
coordinaten brandpunten:
\(( \sqrt{a^2-b^2},0)\)
en
\((- \sqrt{a^2-b^2},0)\)


Als ik dit allemaal invul dan kom ik nergens...
---WAF!---

Berichten: 1.116

Re: Bewijs stelling gezocht

Ik begrijp niet helemaal wat jij precies bedoelt, maar de afstand van een brandpunt tot die (raak)lijn is de lengte van het loodlijnstuk vanuit dat brandpunt op die (raak)lijn; dat is precies wat Westy met die rechte hoeken in zijn schets heeft aangeduid, denk ik...
Ok, gaan we daarvan uit.

Hier nieuwe situatieschets met hulplijnen.
stelling_ellips.GIF
stelling_ellips.GIF (9.17 KiB) 263 keer bekeken

Gebruikersavatar
Berichten: 581

Re: Bewijs stelling gezocht

Ok, gaan we daarvan uit.
Gewoon om te weten: heb jij dan een andere begrip over de afstand van een punt tot een rechte dan de loodrechte afstand?

Jouw schets komt nu exact overeen met wat er in het gegeven gezegd wordt.
---WAF!---

Gebruikersavatar
Berichten: 24.578

Re: Bewijs stelling gezocht

Westy schreef:ellips in O:
\( b^2x^2+a^2y^2=a^2b^2\)
raaklijn aan ellips in punt
\((x_0,y_0)\)
is
\(b^2xx_0+a^2yy_0=a^2b^2\)
afstand van een punt
\((x_1,y_1)\)
tot een rechte ux+by+w=0 :
\(d= \frac{|ux_1+vy_1+w|}{ \sqrt{u^2+v^2}}\)
coordinaten brandpunten:
\(( \sqrt{a^2-b^2},0)\)
en
\((- \sqrt{a^2-b^2},0)\)


Als ik dit allemaal invul dan kom ik nergens...
Dat zou toch moeten lukken; ergens een foutje of vast in rekenwerk?
"Malgré moi, l'infini me tourmente." (Alfred de Musset)

Berichten: 1.116

Re: Bewijs stelling gezocht

Gewoon om te weten: heb jij dan een andere begrip over de afstand van een punt tot een rechte dan de loodrechte afstand?
Nee, ik dacht gewoon even krom. En kromme lijnen van punt A naar B zijn altijd langer dan rechte lijnen van punt A naar B zoals je weet...

Reageer