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Courbe en polaires

Soit un cercle de rayon 1 centré en O(0,0), A le point de coordonnées (1,0) et P un point du cercle. On construit O', le centre du cercle inscrit du triangle OAP (intersection des bissectrices), on projette O' sur (OP), on obtient le point M. Quand P parcourt le cercle, M décrit la courbe.
En réalité, la construction décrite ci-dessus est incomplète. Elle s'étend au cercle exinscrit de l'autre côté de [AB], comme le montre l'animation ci-dessous.

Animation flash


courbe16.mp
%@AUTEUR: Maxime Chupin
%@DATE: 24 septembre 2007
 
verbatimtex
%&latex
\documentclass{article}
\usepackage{amsmath}
\usepackage[garamond]{mathdesign}
\begin{document}
etex
 
path carre;
    carre = (0,0)--(1,0)--(1,1)--(0,1)--cycle;
 
vardef proj(expr P,M,N) =
    save H; pair H;
    H = whatever [M,N];
    H - P = whatever * (M - N) rotated 90;
    H
enddef;
 
path courbe;
 
u:=2cm;
 
for i:=-45 upto 225:
    beginfig(i+46);
	path bcercle, pcercle,bissA;
	pair A,P,O,M,O';
	% repere
	drawarrow (-4u,0)--(4u,0) withpen pencircle scaled 0.6pt;;
	drawarrow (0,-4u)--(0,4u) withpen pencircle scaled 0.6pt;;
	% le cercle constructeur 
	bcercle:=fullcircle scaled 6u;
	draw bcercle withcolor blue withpen pencircle scaled 0.8pt;
	O:=(0,0);
	A:=(3u,0);
	% le point décrivant le cercle constructeur
	P:= 3u*(cosd(i*2),sind(i*2));
	% Après calcul, on obtient les coordonnées du centre du cercle inscrit
	O':=3u*((cosd(i)*cosd(i))/(sind(i)+1),sind(i)*cosd(i)/(sind(i)+1));
	% le point décrivant la courbe 
	M:=proj(O',O,P);
	if i=-45:
	    courbe := M;
	else:
	    courbe := courbe--M;
	fi;
	% le cercle inscrit
	g := 2*abs(O'-M);
	fill fullcircle scaled g shifted O' 
	    % withpen pencircle scaled 0.8pt 
	    withcolor 2*(0.4,0.8,0.2);
	% le triangle
	draw A--P--O--cycle withcolor green withpen pencircle scaled 0.8pt;
	% les bissectrices 
	draw 12[A,O']--12[O',A] dashed evenly 
	    withpen pencircle scaled 0.8pt withcolor 0.7 white;
	draw 12[O,O']--12[O',O] dashed evenly 
	    withpen pencircle scaled 0.8pt withcolor 0.7 white;
	% M 
	draw O'--M dashed evenly withcolor green 
	    withpen pencircle scaled 0.8pt;
	% la courbe 
	draw courbe withcolor red withpen pencircle scaled 1.2pt;
	% légende
	dotlabel.urt(btex \begin{Large} $A$ \end{Large} etex, A);
	dotlabel.urt(btex \begin{Large}$P$ \end{Large} etex, P);
	dotlabel.lrt(btex \begin{Large} $O'$ \end{Large} etex, O');
	dotlabel.urt(btex \begin{Large}$M$ \end{Large} etex, M);
	dotlabel.llft(btex \begin{Large} $O$ \end{Large} etex, O);
	label.bot(btex \begin{Large} $x$ \end{Large} etex, (3.7u,0));
	label.lft(btex \begin{Large} $y$ \end{Large} etex, (0,3.7u));
	label.urt(btex 
		\begin{Large} $\rho=1-\sin \frac{t}{2}$ \end{Large} 
	    etex, (1.8u,2.8u));
	clip currentpicture to 
	    (-4u,-4u)--(-4u,4u)--(4u,4u)--(4u,-4u)--cycle;
    endfig;
endfor;
 
end.