डंडेलिन गोले: Difference between revisions

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[[File:Dandelin spheres.svg|right|thumb|330px|डंडेलिन के गोले हल्के पीले रंग के तल को छू रहे हैं जो शंकु को काटता है।]][[ज्यामिति]] में, डंडेलिन के गोले एक या दो गोले होते हैं जो एक समतल (ज्यामिति) और एक [[शंकु (ज्यामिति)]] दोनों के [[स्पर्शरेखा]] होते हैं जो समतल को काटते हैं। शंकु और समतल का प्रतिच्छेदन एक शंक्वाकार खंड है, और जिस बिंदु पर कोई भी गोला समतल को स्पर्श करता है, वह [[शंकु खंड]] का [[फोकस (ज्यामिति)]] होता है, इसलिए डेंडेलिन क्षेत्रों को कभी-कभी फोकल क्षेत्र भी कहा जाता है।<ref name="Taylor">Taylor, Charles.  ''An Introduction to the Ancient and Modern Geometry of Conics'', [https://books.google.com/books?id=QOQ5AAAAMAAJ&pg=PA204&lpg=PA204&dq=%22focal+sphere%22+dandelin&source=bl&ots=Zx_9i7pM9i&sig=_VTldqLW6PZE-z17XdXioaCpWqQ&hl=en&ei=Ef7gSYL6O5fCMdubsIUJ&sa=X&oi=book_result&ct=result&resnum=1#PPA196,M1 page 196 ("focal spheres")], [https://books.google.com/books?id=LBwPAAAAIAAJ&pg=PA204&dq=%22hugh+hamilton%22+sphere&as_brr=3&ei=dQfhSff0BynSNdaxwZcN pages 204–205 (history of discovery)] (Deighton, Bell and co., 1881).</ref>
[[File:Dandelin spheres.svg|right|thumb|330px|डंडेलिन के गोले हल्के पीले रंग के तल को छू रहे हैं जो शंकु को प्रतिच्छेद करता है।]][[ज्यामिति]] में, डंडेलिन के गोले एक या दो गोले होते हैं जो समतल (ज्यामिति) और [[शंकु (ज्यामिति)]] जो समतल को प्रतिच्छेद करते हैं दोनों के [[स्पर्शरेखा]] होते हैं। शंकु और समतल का प्रतिच्छेदन एक शंक्वाकार परिच्छेद है, और जिस बिंदु पर कोई भी गोला समतल को स्पर्श करता है, वह [[शंकु खंड|शंकु परिच्छेद]] का [[फोकस (ज्यामिति)|केंद्रबिन्दु (ज्यामिति)]] होता है, इसलिए डेंडेलिन के गोले को कभी-कभी केन्द्रीय क्षेत्र भी कहा जाता है।<ref name="Taylor">Taylor, Charles.  ''An Introduction to the Ancient and Modern Geometry of Conics'', [https://books.google.com/books?id=QOQ5AAAAMAAJ&pg=PA204&lpg=PA204&dq=%22focal+sphere%22+dandelin&source=bl&ots=Zx_9i7pM9i&sig=_VTldqLW6PZE-z17XdXioaCpWqQ&hl=en&ei=Ef7gSYL6O5fCMdubsIUJ&sa=X&oi=book_result&ct=result&resnum=1#PPA196,M1 page 196 ("focal spheres")], [https://books.google.com/books?id=LBwPAAAAIAAJ&pg=PA204&dq=%22hugh+hamilton%22+sphere&as_brr=3&ei=dQfhSff0BynSNdaxwZcN pages 204–205 (history of discovery)] (Deighton, Bell and co., 1881).</ref>
डंडेलिन क्षेत्रों की खोज 1822 में हुई थी।<ref name="Taylor" /><ref>{{cite journal |last1=Dandelin |first1=G. |title=Mémoire sur quelques propriétés remarquables de la focale parabolique |journal=Nouveaux mémoires de l'Académie royale des sciences et belles-lettres de Bruxelles |date=1822 |volume=2 |pages=171–200 |url=https://www.biodiversitylibrary.org/item/101263#page/349/mode/1up |trans-title=Memoir on some remarkable properties of the parabolic ''focale'' [i.e., oblique [[strophoid]]]|language=French}}</ref> उनका नाम [[फ्रांस]] के गणितज्ञ [[जर्मिनल पियरे डंडेलिन]] के सम्मान में रखा गया है, हालांकि [[एडोल्फ क्वेटलेट]] को कभी-कभी आंशिक श्रेय भी दिया जाता है।<ref>Kendig, Keith.  ''Conics'', [https://books.google.com/books?hl=en&lr=&id=TeWCKNsSy6wC&oi=fnd&pg=PA1&ots=jirU6NOR6_&sig=5Se2go8Hxmbmr1FL78ftRZz456o#PPA86,M1 p. 86 (proof for ellipse)] and [https://books.google.com/books?hl=en&lr=&id=TeWCKNsSy6wC&oi=fnd&pg=PA1&ots=jirU6NOR6_&sig=5Se2go8Hxmbmr1FL78ftRZz456o#PPA141,M1 p. 141 (for hyperbola)] (Cambridge University Press, 2005).</ref><ref>Quetelet, Adolphe (1819) [https://books.google.com/books?id=x2pJAAAAcAAJ&pg=PP1#v=onepage&q&f=false "Dissertatio mathematica inauguralis de quibusdam locis geometricis nec non de curva focali"] (Inaugural mathematical dissertation on some geometric loci and also focal curves), doctoral thesis (University of Ghent ("Gand"), Belgium). (in Latin)</ref><ref>{{cite journal |last1=Godeaux |first1=L. |title=Le mathématicien Adolphe Quetelet (1796-1874) |journal=Ciel et Terre |date=1928 |volume=44 |pages=60–64 |url=http://adsbit.harvard.edu//full/1928C%26T....44...60G/0000060.000.html |language=French}}</ref> डंडेलिन क्षेत्रों का उपयोग पेरगा के एपोलोनियस को ज्ञात दो [[प्राचीन ग्रीस]] प्रमेय के सुरुचिपूर्ण आधुनिक प्रमाण देने के लिए किया जा सकता है। पहला प्रमेय यह है कि एक बंद शंक्वाकार खंड (यानी एक दीर्घवृत्त) बिंदुओं का स्थान (गणित) है जैसे कि दो निश्चित बिंदुओं (फोसी) की दूरियों का योग स्थिर है। दूसरा प्रमेय यह है कि किसी भी शंक्वाकार खंड के लिए, एक निश्चित बिंदु (फोकस) से दूरी एक निश्चित रेखा (डायरेक्ट्रिक्स (शंकु खंड)) से दूरी के समानुपाती होती है, आनुपातिकता के स्थिरांक को [[विलक्षणता (गणित)]] कहा जाता है।<ref name="Heath" />  शंकु खंड में प्रत्येक फोकस के लिए एक डंडेलिन क्षेत्र होता है। एक दीर्घवृत्त में शंकु के एक ही [[Nappe (बहुविकल्पी)]] को स्पर्श करने वाले दो डंडेलिन क्षेत्र होते हैं, जबकि [[ अतिशयोक्ति ]] में दो डंडेलिन क्षेत्र होते हैं जो विपरीत लंगोट को छूते हैं। एक [[परवलय]] में केवल एक डंडेलिन गोला होता है।
डंडेलिन के गोले की खोज 1822 में हुई थी।<ref name="Taylor" /><ref>{{cite journal |last1=Dandelin |first1=G. |title=Mémoire sur quelques propriétés remarquables de la focale parabolique |journal=Nouveaux mémoires de l'Académie royale des sciences et belles-lettres de Bruxelles |date=1822 |volume=2 |pages=171–200 |url=https://www.biodiversitylibrary.org/item/101263#page/349/mode/1up |trans-title=Memoir on some remarkable properties of the parabolic ''focale'' [i.e., oblique [[strophoid]]]|language=French}}</ref> इसका नाम [[फ्रांस]] के गणितज्ञ [[जर्मिनल पियरे डंडेलिन]] के सम्मान में रखा गया है, यद्यपि [[एडोल्फ क्वेटलेट]] को कभी-कभी आंशिक श्रेय भी दिया जाता है।<ref>Kendig, Keith.  ''Conics'', [https://books.google.com/books?hl=en&lr=&id=TeWCKNsSy6wC&oi=fnd&pg=PA1&ots=jirU6NOR6_&sig=5Se2go8Hxmbmr1FL78ftRZz456o#PPA86,M1 p. 86 (proof for ellipse)] and [https://books.google.com/books?hl=en&lr=&id=TeWCKNsSy6wC&oi=fnd&pg=PA1&ots=jirU6NOR6_&sig=5Se2go8Hxmbmr1FL78ftRZz456o#PPA141,M1 p. 141 (for hyperbola)] (Cambridge University Press, 2005).</ref><ref>Quetelet, Adolphe (1819) [https://books.google.com/books?id=x2pJAAAAcAAJ&pg=PP1#v=onepage&q&f=false "Dissertatio mathematica inauguralis de quibusdam locis geometricis nec non de curva focali"] (Inaugural mathematical dissertation on some geometric loci and also focal curves), doctoral thesis (University of Ghent ("Gand"), Belgium). (in Latin)</ref><ref>{{cite journal |last1=Godeaux |first1=L. |title=Le mathématicien Adolphe Quetelet (1796-1874) |journal=Ciel et Terre |date=1928 |volume=44 |pages=60–64 |url=http://adsbit.harvard.edu//full/1928C%26T....44...60G/0000060.000.html |language=French}}</ref>  


== प्रमाण है कि प्रतिच्छेदन वक्र में foci == की दूरी का निरंतर योग है
डंडेलिन के गोले का उपयोग पेरगा के एपोलोनियस को ज्ञात दो [[प्राचीन ग्रीस|शास्त्रीय]] प्रमेयों के सुरुचिपूर्ण आधुनिक प्रमाण देने के लिए किया जा सकता है। पहला प्रमेय यह है कि एक बंद शंक्वाकार परिच्छेद (यानी एक दीर्घवृत्त) बिंदुओं का बिंदुपथ (गणित) है जिससे कि दो निश्चित बिंदुओं (केंद्रबिन्दु) की दूरियों का योग स्थिर है। दूसरा प्रमेय यह है कि किसी भी शंक्वाकार परिच्छेद के लिए, एक निश्चित बिंदु (केंद्रबिन्दु) से दूरी एक निश्चित रेखा (नियंता (शंकु परिच्छेद)) से दूरी के समानुपाती होती है, समानुपाती के स्थिरांक को [[विलक्षणता (गणित)|उत्केन्द्रता (गणित)]] कहा जाता है।<ref name="Heath" /> 
<!--Please don't call the curve an "ellipse" in the section heading.
That it is an ellipse is what is to be proved.
It hasn't been proved yet at this point. -->
उदाहरण पर विचार करें, शीर्ष पर शीर्ष S के साथ एक शंकु का चित्रण। एक समतल e वक्र C (नीले आतंरिक भाग वाला) में शंकु को काटता है। निम्नलिखित प्रमाण से पता चलेगा कि वक्र C एक दीर्घवृत्त है।


दो भूरे डंडेलिन गोले, जी<sub>1</sub> और जी<sub>2</sub>, समतल और शंकु दोनों पर स्पर्शरेखा रखी जाती है: G<sub>1</sub> विमान के ऊपर, जी<sub>2</sub> नीचे। प्रत्येक गोला शंकु को एक वृत्त (सफेद रंग) के साथ स्पर्श करता है, <math>k_1</math> और <math>k_2</math>.
शंकु परिच्छेद में प्रत्येक केंद्रबिन्दु के लिए एक डंडेलिन गोला होता है। दीर्घवृत्त में शंकु के एक ही [[Nappe (बहुविकल्पी)|आवरण (बहुविकल्पी)]] को स्पर्श करने वाले दो डंडेलिन गोले होते हैं, जबकि [[ अतिशयोक्ति |अतिपरवलय]] में दो डंडेलिन क्षेत्र होते हैं जो विपरीत आवरण को छूते हैं। एक [[परवलय]] में मात्र एक डंडेलिन गोला होता है।


जी के साथ विमान की स्पर्शरेखा के बिंदु को निरूपित करें<sub>1</sub> एफ द्वारा<sub>1</sub>,
== प्रमाण कि प्रतिच्छेदन वक्र में केंद्रबिन्दु के लिए दूरियों का निरंतर योग होता है ==
और इसी तरह जी के लिए<sub>2</sub> और एफ<sub>2</sub> . मान लीजिए P वक्र C पर एक विशिष्ट बिंदु है।
शीर्ष पर सर्वोच्च S के साथ शंकु का चित्रण, दृष्टांत पर विचार करें। समतल e वक्र C (नीले आतंरिक भाग वाला) में शंकु को प्रतिच्छेद करता है। निम्नलिखित प्रमाण से पता चलेगा कि वक्र C दीर्घवृत्त है।


सिद्ध करना : दूरियों का योग <math> d(P,F_1) + d(P,F_2)</math> बिंदु P के रूप में स्थिर रहता है, चौराहे की वक्र C के साथ चलता है। (यह C की दीर्घवृत्त होने की एक परिभाषा है, साथ में <math>F_1</math> और <math>F_2</math> इसका फोकस होना।)
दो भूरे डंडेलिन गोले, G<sub>1</sub> और G<sub>2</sub>, समतल और शंकु दोनों के लिए स्पर्शरेखा रखा गया है: G<sub>1</sub> समतल के ऊपर, G<sub>2</sub> नीचे। प्रत्येक गोला शंकु को एक वृत्त (सफेद रंग) के साथ स्पर्श करता है, <math>k_1</math> और <math>k_2</math>
*शंकु के P और [[शीर्ष (ज्यामिति)]] S से गुजरने वाली एक रेखा G को स्पर्श करते हुए दो वृत्तों को काटती है<sub>1</sub> और जी<sub>2</sub> क्रमशः बिंदु P पर<sub>1</sub> और पी<sub>2</sub>.
* P वक्र के चारों ओर घूमता है, P<sub>1</sub> और पी<sub>2</sub> दो वृत्तों के साथ चलते हैं, और उनकी दूरी d(P<sub>1</sub>, पी<sub>2</sub>) स्थिर रहता है।
*P से F की दूरी<sub>1</sub> P से P की दूरी के समान है<sub>1</sub>, क्योंकि रेखा खंड PF<sub>1</sub> और पीपी<sub>1</sub> दोनों एक ही गोले G की स्पर्श रेखाएँ हैं<sub>1</sub>.
* एक सममित तर्क से, पी से एफ की दूरी<sub>2</sub> P से P की दूरी के समान है<sub>2</sub>.
*नतीजतन, हम दूरियों के योग की गणना करते हैं <math> d(P,F_1) + d(P,F_2) \ =\ d(P,P_1) + d(P,P_2) \ =\ d(P_1,P_2), </math> जो स्थिर है क्योंकि P वक्र के साथ चलता है।


यह पेरगा के एपोलोनियस के एक प्रमेय का एक अलग प्रमाण देता है।<ref name="Heath" />
G<sub>1</sub> के साथ समतल की स्पर्शरेखा के बिंदु को F<sub>1</sub> द्वारा निरूपित करें, और इसी तरह G<sub>2</sub> और F<sub>2</sub> के लिए। मान लीजिए P वक्र C पर एक विशिष्ट बिंदु है।


यदि हम एक दीर्घवृत्त को परिभाषित करते हैं जिसका अर्थ बिंदु P का स्थान है जैसे कि d(F<sub>1</sub>, पी) + डी (एफ<sub>2</sub>, P) = एक स्थिरांक, तो उपरोक्त तर्क यह साबित करता है कि प्रतिच्छेदन वक्र C वास्तव में एक दीर्घवृत्त है। कि शंकु के साथ समतल का प्रतिच्छेदन F से होकर जाने वाली रेखा के लंब समद्विभाजक के सापेक्ष सममित है<sub>1</sub> और एफ<sub>2</sub> विरोधाभासी हो सकता है, लेकिन यह तर्क इसे स्पष्ट करता है।
सिद्ध करना है: जब बिंदु P प्रतिच्छेदन वक्र C के साथ चलता है तो दूरियों का योग <math> d(P,F_1) + d(P,F_2)</math> स्थिर रहता है।  (यह C की दीर्घवृत्त होने की एक परिभाषा है, <math>F_1</math> और <math>F_2</math> इसके केंद्रबिन्दु होने के साथ।)
*शंकु के P और [[शीर्ष (ज्यामिति)]] S से गुजरने वाली रेखा दो वृत्तों को क्रमश प्रतिच्छेद करती है: P<sub>1</sub> और P<sub>2</sub> बिंदुओं पर G<sub>1</sub> और G<sub>2</sub> को स्पर्श करते हुए।
* जैसे ही P वक्र के चारों ओर घूमता है, P<sub>1</sub> और P<sub>2</sub> दो वृत्तों के साथ चलते हैं, और उनकी दूरी d(P<sub>1</sub>, P<sub>2</sub>) स्थिर रहती है।
*P से F<sub>1</sub> की दूरी P से P<sub>1</sub> की दूरी के समान है, क्योंकि रेखा परिच्छेद PF<sub>1</sub> और PP<sub>1</sub> दोनों एक ही गोले G<sub>1</sub> के स्पर्श रेखाएँ हैं।
*एक सममित तर्क से, P से F<sub>2</sub> की दूरी P से P<sub>2</sub> की दूरी के समान है।
*इसके परिणाम स्वरूप, हम  <math> d(P,F_1) + d(P,F_2) \ =\ d(P,P_1) + d(P,P_2) \ =\ d(P_1,P_2) </math> के रूप में दूरियों के योग की गणना करते हैं, जो P के वक्र के साथ चलने पर स्थिर है।


[[File:Zylinder-dandelin.svg|thumb|सिलेंडर का मामला]]इस तर्क के अनुकूलन हाइपरबोला के लिए काम करते हैं # एक शंकु और पैराबोला के समतल अनुभाग के रूप में # एक शंकु के साथ एक विमान के चौराहों के रूप में डंडेलिन क्षेत्रों के साथ वैकल्पिक प्रमाण। एक अन्य अनुकूलन एक दीर्घवृत्त के लिए काम करता है जिसे एक समवृत्ताकार [[सिलेंडर (ज्यामिति)]] के साथ एक विमान के चौराहे के रूप में महसूस किया जाता है।
यह पेरगा के एपोलोनियस के प्रमेय का एक अलग प्रमाण देता है।<ref name="Heath" />


== फोकस-डायरेक्ट्री गुण का प्रमाण ==
यदि हम दीर्घवृत्त को परिभाषित करते हैं जिससे हम P के बिंदु के बिंदुपथ कि माध्यिका निकल सके जिससे कि d(F<sub>1</sub>, P) + d (F<sub>2</sub>, P) = एक स्थिरांक हो, तो उपरोक्त तर्क यह प्रमाणित करता है कि प्रतिच्छेदन वक्र C वास्तव में एक दीर्घवृत्त है। यह कि शंकु के साथ समतल का प्रतिच्छेदन F<sub>1</sub> और F<sub>2</sub> से होकर जाने वाली रेखा के लंब समद्विभाजक के सापेक्ष सममित है, यह विरोधाभासी हो सकता है, लेकिन यह तर्क इसे स्पष्ट करता है।
डंडेलिन के निर्माण का उपयोग करके एक शांकव खंड का डायरेक्ट्रिक्स पाया जा सकता है। डंडेलिन का प्रत्येक गोला शंकु को एक वृत्त पर काटता है; इन दोनों वृत्तों को अपने-अपने तलों को परिभाषित करने दें। शंक्वाकार खंड के तल के साथ इन दो समानांतर विमानों के चौराहे दो समानांतर रेखाएँ होंगी; ये रेखाएँ शांकव परिच्छेद की निदेशिकाएँ हैं। हालांकि, एक पैराबोला में केवल एक डंडेलिन क्षेत्र होता है, और इस प्रकार केवल एक डायरेक्ट्रिक्स होता है।
 
[[File:Zylinder-dandelin.svg|thumb|सिलेंडर केस]]इस तर्क के अनुकूलन अतिपरवलय और परवलय के लिए शंकु के साथ समतल के प्रतिच्छेदन के रूप में काम करते हैं। एक अन्य अनुकूलन दीर्घवृत्त के लिए काम करता है जिसे समवृत्ताकार [[सिलेंडर (ज्यामिति)]] के साथ समतल के प्रतिच्छेद के रूप में संपादित किया जाता है।
 
== केंद्रबिन्दु-नियंता गुण का प्रमाण ==
डंडेलिन के निर्माण का उपयोग करके शांकव परिच्छेद का नियंता पाया जा सकता है। डंडेलिन का प्रत्येक गोला शंकु को एक वृत्त पर प्रतिच्छेद करता है; इन दोनों वृत्तों को अपने-अपने तलों को परिभाषित करने दें। शंक्वाकार परिच्छेद के तल के साथ इन दो समानांतर समतलों का प्रतिच्छेद दो समानांतर रेखाएँ होंगी; ये रेखाएँ शांकव परिच्छेद की निदेशिकाएँ हैं। यद्यपि, परवलय में सिर्फ एक डंडेलिन गोला होता है, और इस प्रकार सिर्फ एक नियंता होता है।
 
डंडेलिन के गोले का उपयोग करके, यह प्रमाणित किया जा सकता है कि कोई भी शंक्वाकार परिच्छेद बिंदुओं का बिंदुपथ है जिसके लिए एक बिंदु (केंद्रबिन्दु) से दूरी नियंता से दूरी के समानुपाती होती है।<ref>Brannan, A. et al.  ''Geometry'', [https://books.google.com/books?id=q49lhAzXTFEC&pg=PA5&dq=dandelin+and+directrix&as_brr=3&ei=if3fSc2tGZ3CMoGTzLEN#PPA19,M1 page 19] (Cambridge University Press, 1999).</ref> [[अलेक्जेंड्रिया के पप्पस|पप्पस के अलेक्जेंड्रिया]] जैसे प्राचीन यूनानी गणितज्ञ इस गुण के बारे में जानते थे, लेकिन डैंडेलिन क्षेत्र इसका प्रमाण प्रदान करते हैं।<ref name="Heath">Heath, Thomas.  ''A History of Greek Mathematics'',  [https://books.google.com/books?id=7DDQAAAAMAAJ&pg=PA119&lpg=PA119&dq=focus-directrix+property&source=bl&ots=f73ypoeqO6&sig=tToUEkaGhF-JaajlrSGPvvWEq4Q&hl=en&ei=KODgSYGPAde6nAeclfmzCQ&sa=X&oi=book_result&ct=result&resnum=2 page 119 (focus-directrix property)], [https://books.google.com/books?id=7DDQAAAAMAAJ&pg=PA119&lpg=PA119&dq=focus-directrix+property&source=bl&ots=f73ypoeqO6&sig=tToUEkaGhF-JaajlrSGPvvWEq4Q&hl=en&ei=KODgSYGPAde6nAeclfmzCQ&sa=X&oi=book_result&ct=result&resnum=2#PPA542,M1 page 542 (sum of distances to foci property)] (Clarendon Press, 1921).</ref>
 
केंद्रबिन्दु-नियंता गुण को प्रमाणित करने के लिए न तो डंडेलिन और न ही क्वेटलेट ने डैंडेलिन के गोले का उपयोग किया। ऐसा करने वाले पहले व्यक्ति 1829 में पियर्स मोर्टन रहे होंगे,<ref>[http://www.numericana.com/fame/bio.htm Numericana's  Biographies:  Morton, Pierce]</ref> या शायद [[ह्यूग हैमिल्टन (बिशप)]] जिन्होंने (1758 में) टिप्पणी की थी कि गोला शंकु को एक वृत्त पर स्पर्श करता है जो समतल को परिभाषित करता है जिसका शंकु परिच्छेद के तल के साथ प्रतिच्छेदन एक नियंता है।<ref name="Taylor" /><ref>Morton, Pierce.  ''Geometry, Plane, Solid, and Spherical, in Six Books'', [https://books.google.com/books?id=z6EAAAAAYAAJ&dq=%22Geometry,+Plane+Solid+and+Spherical%22&printsec=frontcover&source=bl&ots=1S8Acu0GaD&sig=wWJfp-LKyy0DdFRXaTxblz373qU&hl=en&ei=ZBjhSaaMPMTmnQf1q4y1CQ&sa=X&oi=book_result&ct=result&resnum=1#PPA228,M1 page 228] (Baldwin and Cradock, 1830).</ref><ref>{{cite journal |last1=Morton |first1=Pierce |title=एक शंकु खंड के फोकस पर|journal=Transactions of the Cambridge Philosophical Society |date=1830 |volume=3 |pages=185-190 |url=https://babel.hathitrust.org/cgi/pt?id=nyp.33433004518340;view=1up;seq=223}}</ref><ref>{{cite book |last1=Hamilton |first1=Hugh |title=शांकव वर्गों पर ज्यामितीय ग्रंथ। जिसमें शंकु की प्रकृति से ही वर्गों के स्नेह का अनुमान बड़ी आसानी से लगाया जा सकता है। एक नया तरीका।|trans-title=On conic sections. A geometric treatise. In which, from the nature of the cone itself, relations of sections are most easily deduced. By a new method. |date=1758 |publisher=William Johnston |location=London, England |pages=122–125 |url=https://archive.org/stream/desectionibusco01hamigoog#page/n154 |language=Latin}} ''Liber'' (book) II, ''Propositio'' (proposition) XXXVII (37).</ref> केंद्रबिन्दु-नियंता गुण का उपयोग यह प्रमाणित करने के लिए किया जा सकता है कि खगोलीय पिंड सूर्य के चारों ओर शंक्वाकार परिच्छेदों में घूमते हैं।<ref>Hyman, Andrew. "A Simple Cartesian Treatment of Planetary Motion", ''European Journal of Physics'', Vol. 14, [https://www.researchgate.net/publication/230944834_A_simple_Cartesian_treatment_of_planetary_motion page 145] (1993).</ref>


डंडेलिन क्षेत्रों का उपयोग करके, यह साबित किया जा सकता है कि कोई भी शंक्वाकार खंड बिंदुओं का स्थान है जिसके लिए एक बिंदु (फोकस) से दूरी डायरेक्ट्रिक्स से दूरी के समानुपाती होती है।<ref>Brannan, A. et al.  ''Geometry'', [https://books.google.com/books?id=q49lhAzXTFEC&pg=PA5&dq=dandelin+and+directrix&as_brr=3&ei=if3fSc2tGZ3CMoGTzLEN#PPA19,M1 page 19] (Cambridge University Press, 1999).</ref> [[अलेक्जेंड्रिया के पप्पस]] जैसे प्राचीन यूनानी गणितज्ञ इस संपत्ति के बारे में जानते थे, लेकिन डैंडेलिन क्षेत्र प्रमाण की सुविधा प्रदान करते हैं।<ref name="Heath">Heath, Thomas.  ''A History of Greek Mathematics'',  [https://books.google.com/books?id=7DDQAAAAMAAJ&pg=PA119&lpg=PA119&dq=focus-directrix+property&source=bl&ots=f73ypoeqO6&sig=tToUEkaGhF-JaajlrSGPvvWEq4Q&hl=en&ei=KODgSYGPAde6nAeclfmzCQ&sa=X&oi=book_result&ct=result&resnum=2 page 119 (focus-directrix property)], [https://books.google.com/books?id=7DDQAAAAMAAJ&pg=PA119&lpg=PA119&dq=focus-directrix+property&source=bl&ots=f73ypoeqO6&sig=tToUEkaGhF-JaajlrSGPvvWEq4Q&hl=en&ei=KODgSYGPAde6nAeclfmzCQ&sa=X&oi=book_result&ct=result&resnum=2#PPA542,M1 page 542 (sum of distances to foci property)] (Clarendon Press, 1921).</ref>
फ़ोकस-डायरेक्ट्रिक्स संपत्ति को साबित करने के लिए न तो डंडेलिन और न ही क्वेटलेट ने डैंडेलिन क्षेत्रों का उपयोग किया। ऐसा करने वाले पहले व्यक्ति 1829 में पियर्स मोर्टन रहे होंगे,<ref>[http://www.numericana.com/fame/bio.htm Numericana's  Biographies:  Morton, Pierce]</ref>
या शायद [[ह्यूग हैमिल्टन (बिशप)]] जिन्होंने (1758 में) टिप्पणी की थी कि एक गोला शंकु को एक वृत्त पर स्पर्श करता है जो एक समतल को परिभाषित करता है जिसका शंकु खंड के तल के साथ प्रतिच्छेदन एक नियता है।<ref name="Taylor" /><ref>Morton, Pierce.  ''Geometry, Plane, Solid, and Spherical, in Six Books'', [https://books.google.com/books?id=z6EAAAAAYAAJ&dq=%22Geometry,+Plane+Solid+and+Spherical%22&printsec=frontcover&source=bl&ots=1S8Acu0GaD&sig=wWJfp-LKyy0DdFRXaTxblz373qU&hl=en&ei=ZBjhSaaMPMTmnQf1q4y1CQ&sa=X&oi=book_result&ct=result&resnum=1#PPA228,M1 page 228] (Baldwin and Cradock, 1830).</ref><ref>{{cite journal |last1=Morton |first1=Pierce |title=एक शंकु खंड के फोकस पर|journal=Transactions of the Cambridge Philosophical Society |date=1830 |volume=3 |pages=185-190 |url=https://babel.hathitrust.org/cgi/pt?id=nyp.33433004518340;view=1up;seq=223}}</ref><ref>{{cite book |last1=Hamilton |first1=Hugh |title=शांकव वर्गों पर ज्यामितीय ग्रंथ। जिसमें शंकु की प्रकृति से ही वर्गों के स्नेह का अनुमान बड़ी आसानी से लगाया जा सकता है। एक नया तरीका।|trans-title=On conic sections. A geometric treatise. In which, from the nature of the cone itself, relations of sections are most easily deduced. By a new method. |date=1758 |publisher=William Johnston |location=London, England |pages=122–125 |url=https://archive.org/stream/desectionibusco01hamigoog#page/n154 |language=Latin}} ''Liber'' (book) II, ''Propositio'' (proposition) XXXVII (37).</ref> फोकस-डायरेक्ट्रिक्स संपत्ति का उपयोग यह साबित करने के लिए किया जा सकता है कि केप्लर के ग्रहों की गति के नियम # सूर्य के चारों ओर न्यूटन के नियमों से व्युत्पन्न हैं।<ref>Hyman, Andrew. "A Simple Cartesian Treatment of Planetary Motion", ''European Journal of Physics'', Vol. 14, [https://www.researchgate.net/publication/230944834_A_simple_Cartesian_treatment_of_planetary_motion page 145] (1993).</ref>




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*[http://xavier.hubaut.info/coursmath/2de/belges.htm Les théorèmes belges] by Xavier Hubaut (in French).
*[http://xavier.hubaut.info/coursmath/2de/belges.htm Les théorèmes belges] by Xavier Hubaut (in French).
*[https://www.gregegan.net/SCIENCE/ConicSectionOrbits/ConicSectionOrbits.html#DS Conic Section Orbits-Dandelin spheres] by [[Greg Egan|Egan greg]]
*[https://www.gregegan.net/SCIENCE/ConicSectionOrbits/ConicSectionOrbits.html#DS Conic Section Orbits-Dandelin spheres] by [[Greg Egan|Egan greg]]
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Latest revision as of 11:24, 13 April 2023

डंडेलिन के गोले हल्के पीले रंग के तल को छू रहे हैं जो शंकु को प्रतिच्छेद करता है।

ज्यामिति में, डंडेलिन के गोले एक या दो गोले होते हैं जो समतल (ज्यामिति) और शंकु (ज्यामिति) जो समतल को प्रतिच्छेद करते हैं दोनों के स्पर्शरेखा होते हैं। शंकु और समतल का प्रतिच्छेदन एक शंक्वाकार परिच्छेद है, और जिस बिंदु पर कोई भी गोला समतल को स्पर्श करता है, वह शंकु परिच्छेद का केंद्रबिन्दु (ज्यामिति) होता है, इसलिए डेंडेलिन के गोले को कभी-कभी केन्द्रीय क्षेत्र भी कहा जाता है।[1]

डंडेलिन के गोले की खोज 1822 में हुई थी।[1][2] इसका नाम फ्रांस के गणितज्ञ जर्मिनल पियरे डंडेलिन के सम्मान में रखा गया है, यद्यपि एडोल्फ क्वेटलेट को कभी-कभी आंशिक श्रेय भी दिया जाता है।[3][4][5]

डंडेलिन के गोले का उपयोग पेरगा के एपोलोनियस को ज्ञात दो शास्त्रीय प्रमेयों के सुरुचिपूर्ण आधुनिक प्रमाण देने के लिए किया जा सकता है। पहला प्रमेय यह है कि एक बंद शंक्वाकार परिच्छेद (यानी एक दीर्घवृत्त) बिंदुओं का बिंदुपथ (गणित) है जिससे कि दो निश्चित बिंदुओं (केंद्रबिन्दु) की दूरियों का योग स्थिर है। दूसरा प्रमेय यह है कि किसी भी शंक्वाकार परिच्छेद के लिए, एक निश्चित बिंदु (केंद्रबिन्दु) से दूरी एक निश्चित रेखा (नियंता (शंकु परिच्छेद)) से दूरी के समानुपाती होती है, समानुपाती के स्थिरांक को उत्केन्द्रता (गणित) कहा जाता है।[6]

शंकु परिच्छेद में प्रत्येक केंद्रबिन्दु के लिए एक डंडेलिन गोला होता है। दीर्घवृत्त में शंकु के एक ही आवरण (बहुविकल्पी) को स्पर्श करने वाले दो डंडेलिन गोले होते हैं, जबकि अतिपरवलय में दो डंडेलिन क्षेत्र होते हैं जो विपरीत आवरण को छूते हैं। एक परवलय में मात्र एक डंडेलिन गोला होता है।

प्रमाण कि प्रतिच्छेदन वक्र में केंद्रबिन्दु के लिए दूरियों का निरंतर योग होता है

शीर्ष पर सर्वोच्च S के साथ शंकु का चित्रण, दृष्टांत पर विचार करें। समतल e वक्र C (नीले आतंरिक भाग वाला) में शंकु को प्रतिच्छेद करता है। निम्नलिखित प्रमाण से पता चलेगा कि वक्र C दीर्घवृत्त है।

दो भूरे डंडेलिन गोले, G1 और G2, समतल और शंकु दोनों के लिए स्पर्शरेखा रखा गया है: G1 समतल के ऊपर, G2 नीचे। प्रत्येक गोला शंकु को एक वृत्त (सफेद रंग) के साथ स्पर्श करता है, और

G1 के साथ समतल की स्पर्शरेखा के बिंदु को F1 द्वारा निरूपित करें, और इसी तरह G2 और F2 के लिए। मान लीजिए P वक्र C पर एक विशिष्ट बिंदु है।

सिद्ध करना है: जब बिंदु P प्रतिच्छेदन वक्र C के साथ चलता है तो दूरियों का योग स्थिर रहता है। (यह C की दीर्घवृत्त होने की एक परिभाषा है, और इसके केंद्रबिन्दु होने के साथ।)

  • शंकु के P और शीर्ष (ज्यामिति) S से गुजरने वाली रेखा दो वृत्तों को क्रमश प्रतिच्छेद करती है: P1 और P2 बिंदुओं पर G1 और G2 को स्पर्श करते हुए।
  • जैसे ही P वक्र के चारों ओर घूमता है, P1 और P2 दो वृत्तों के साथ चलते हैं, और उनकी दूरी d(P1, P2) स्थिर रहती है।
  • P से F1 की दूरी P से P1 की दूरी के समान है, क्योंकि रेखा परिच्छेद PF1 और PP1 दोनों एक ही गोले G1 के स्पर्श रेखाएँ हैं।
  • एक सममित तर्क से, P से F2 की दूरी P से P2 की दूरी के समान है।
  • इसके परिणाम स्वरूप, हम के रूप में दूरियों के योग की गणना करते हैं, जो P के वक्र के साथ चलने पर स्थिर है।

यह पेरगा के एपोलोनियस के प्रमेय का एक अलग प्रमाण देता है।[6]

यदि हम दीर्घवृत्त को परिभाषित करते हैं जिससे हम P के बिंदु के बिंदुपथ कि माध्यिका निकल सके जिससे कि d(F1, P) + d (F2, P) = एक स्थिरांक हो, तो उपरोक्त तर्क यह प्रमाणित करता है कि प्रतिच्छेदन वक्र C वास्तव में एक दीर्घवृत्त है। यह कि शंकु के साथ समतल का प्रतिच्छेदन F1 और F2 से होकर जाने वाली रेखा के लंब समद्विभाजक के सापेक्ष सममित है, यह विरोधाभासी हो सकता है, लेकिन यह तर्क इसे स्पष्ट करता है।

सिलेंडर केस

इस तर्क के अनुकूलन अतिपरवलय और परवलय के लिए शंकु के साथ समतल के प्रतिच्छेदन के रूप में काम करते हैं। एक अन्य अनुकूलन दीर्घवृत्त के लिए काम करता है जिसे समवृत्ताकार सिलेंडर (ज्यामिति) के साथ समतल के प्रतिच्छेद के रूप में संपादित किया जाता है।

केंद्रबिन्दु-नियंता गुण का प्रमाण

डंडेलिन के निर्माण का उपयोग करके शांकव परिच्छेद का नियंता पाया जा सकता है। डंडेलिन का प्रत्येक गोला शंकु को एक वृत्त पर प्रतिच्छेद करता है; इन दोनों वृत्तों को अपने-अपने तलों को परिभाषित करने दें। शंक्वाकार परिच्छेद के तल के साथ इन दो समानांतर समतलों का प्रतिच्छेद दो समानांतर रेखाएँ होंगी; ये रेखाएँ शांकव परिच्छेद की निदेशिकाएँ हैं। यद्यपि, परवलय में सिर्फ एक डंडेलिन गोला होता है, और इस प्रकार सिर्फ एक नियंता होता है।

डंडेलिन के गोले का उपयोग करके, यह प्रमाणित किया जा सकता है कि कोई भी शंक्वाकार परिच्छेद बिंदुओं का बिंदुपथ है जिसके लिए एक बिंदु (केंद्रबिन्दु) से दूरी नियंता से दूरी के समानुपाती होती है।[7] पप्पस के अलेक्जेंड्रिया जैसे प्राचीन यूनानी गणितज्ञ इस गुण के बारे में जानते थे, लेकिन डैंडेलिन क्षेत्र इसका प्रमाण प्रदान करते हैं।[6]

केंद्रबिन्दु-नियंता गुण को प्रमाणित करने के लिए न तो डंडेलिन और न ही क्वेटलेट ने डैंडेलिन के गोले का उपयोग किया। ऐसा करने वाले पहले व्यक्ति 1829 में पियर्स मोर्टन रहे होंगे,[8] या शायद ह्यूग हैमिल्टन (बिशप) जिन्होंने (1758 में) टिप्पणी की थी कि गोला शंकु को एक वृत्त पर स्पर्श करता है जो समतल को परिभाषित करता है जिसका शंकु परिच्छेद के तल के साथ प्रतिच्छेदन एक नियंता है।[1][9][10][11] केंद्रबिन्दु-नियंता गुण का उपयोग यह प्रमाणित करने के लिए किया जा सकता है कि खगोलीय पिंड सूर्य के चारों ओर शंक्वाकार परिच्छेदों में घूमते हैं।[12]


टिप्पणियाँ

  1. 1.0 1.1 1.2 Taylor, Charles. An Introduction to the Ancient and Modern Geometry of Conics, page 196 ("focal spheres"), pages 204–205 (history of discovery) (Deighton, Bell and co., 1881).
  2. Dandelin, G. (1822). "Mémoire sur quelques propriétés remarquables de la focale parabolique" [Memoir on some remarkable properties of the parabolic focale [i.e., oblique strophoid]]. Nouveaux mémoires de l'Académie royale des sciences et belles-lettres de Bruxelles (in French). 2: 171–200.{{cite journal}}: CS1 maint: unrecognized language (link)
  3. Kendig, Keith. Conics, p. 86 (proof for ellipse) and p. 141 (for hyperbola) (Cambridge University Press, 2005).
  4. Quetelet, Adolphe (1819) "Dissertatio mathematica inauguralis de quibusdam locis geometricis nec non de curva focali" (Inaugural mathematical dissertation on some geometric loci and also focal curves), doctoral thesis (University of Ghent ("Gand"), Belgium). (in Latin)
  5. Godeaux, L. (1928). "Le mathématicien Adolphe Quetelet (1796-1874)". Ciel et Terre (in French). 44: 60–64.{{cite journal}}: CS1 maint: unrecognized language (link)
  6. 6.0 6.1 6.2 Heath, Thomas. A History of Greek Mathematics, page 119 (focus-directrix property), page 542 (sum of distances to foci property) (Clarendon Press, 1921).
  7. Brannan, A. et al. Geometry, page 19 (Cambridge University Press, 1999).
  8. Numericana's Biographies: Morton, Pierce
  9. Morton, Pierce. Geometry, Plane, Solid, and Spherical, in Six Books, page 228 (Baldwin and Cradock, 1830).
  10. Morton, Pierce (1830). "एक शंकु खंड के फोकस पर". Transactions of the Cambridge Philosophical Society. 3: 185–190.
  11. Hamilton, Hugh (1758). शांकव वर्गों पर ज्यामितीय ग्रंथ। जिसमें शंकु की प्रकृति से ही वर्गों के स्नेह का अनुमान बड़ी आसानी से लगाया जा सकता है। एक नया तरीका। [On conic sections. A geometric treatise. In which, from the nature of the cone itself, relations of sections are most easily deduced. By a new method.] (in Latin). London, England: William Johnston. pp. 122–125.{{cite book}}: CS1 maint: unrecognized language (link) Liber (book) II, Propositio (proposition) XXXVII (37).
  12. Hyman, Andrew. "A Simple Cartesian Treatment of Planetary Motion", European Journal of Physics, Vol. 14, page 145 (1993).


बाहरी संबंध