【数学小品】呼啦圈问题(一)

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把呼啦圈问题转变一下模式,就可以变成内摆线问题。如下特例中内摆线蜕化为一直线段:
一个“运动的”小圆在“固定的”大圆内作无滑动的滚动,若大圆半径是小圆半径的两倍,求“动小圆上一个定点”的轨迹。
【问题网址】http://iask.sina.com.cn/b/22530405.html
【解】记大圆半径为2R,记大圆圆心为O,小圆与大圆的切点恰是小圆上定点的该点为A。
以O为坐标原点,OA为x轴建立平面直角坐标系。
当小圆圆心绕大圆的公转为α角时,记小圆大圆切点C,显然OC就是小圆的直径。
设此时小圆上定点运动到D,由于只有滚动没有滑动,所以【CD弧=CA弧=2Rα】,于是就有“CD弧”的圆心角∠CPD=2α。
若记动圆与x轴的交点为D',由于OC是小圆的直径,所以OD'⊥CD',于是∠CPD'=2α。而D和D'都在小圆上,所以D和D'重合。
即小圆上定点D的运动轨迹是一条直线段,它就是大圆落在x轴上的一条直径。
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定时发表于:2014-01-06-00:00:00
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