¿Qué ecuación generó el gráfico en la página de inicio de Wolfram | Alpha?

Dibuje siete círculos externos congruentes tangentes a un círculo interno y entre sí cíclicamente. Las operaciones de inversión en cada uno de estos ocho círculos generan un grupo de transformaciones de Möbius del plano. La imagen muestra las imágenes de los ocho círculos bajo acciones en este grupo.


Aquí hay un código de Haskell que dibuja el mismo conjunto de círculos. (Los siete círculos exteriores se omitieron de la imagen Wolfram | Alpha, probablemente por razones estéticas).

import Data.Complex import Diagrams.Prelude hiding (conjugate, magnitude) import Diagrams.Backend.Cairo.CmdLine -- Moebius False abcd = z ↦ (a*z + b)/(c*z + d) -- Moebius True abcd = z ↦ (a*conjugate z + b)/(c*conjugate z + d) data Moebius a = Moebius Bool (Complex a) (Complex a) (Complex a) (Complex a) deriving Show instance RealFloat a => Semigroup (Moebius a) where Moebius conj abcd  Moebius conj' a' b' c' d' = Moebius (conj /= conj') (a*f a' + b*f c') (a*f b' + b*f d') (c*f a' + d*f c') (c*f b' + d*f d') where f = if conj then conjugate else id moebiusInverse (Moebius conj abcd) = Moebius conj (fd) (-fb) (-fc) (fa) where f = if conj then conjugate else id -- |z| = 1 ⇔ |(a*z + b)/(c*z + d) - center| = radius moebiusRadius (Moebius _ abcd) = magnitude $ (a*d - b*c)/(c*conjugate c - d*conjugate d) moebiusCenter (Moebius _ abcd) = (a*conjugate c - b*conjugate d)/(c*conjugate c - d*conjugate d) moebiusCircle f = circle (moebiusRadius f) # translate (r2 (x, y)) where x :+ y = moebiusCenter f i = Moebius False 1 0 0 1 shrink = Moebius False (1 - 1/(1 - sin (pi/7))) (0 :+ 1) 0 1  Moebius False 1 (0 :+ (-1)) 0 1 rot = Moebius False (cis (2*pi/7)) 0 0 1 invA = Moebius True 0 1 1 0 circles = i : scanr () shrink [rot | _ <- [1..6]] steps = [[i /= j | j <- [0..length circles - 1]] | i <- [0..length circles - 1]] draw f step n = mconcat [moebiusCircle (f  g) # lw 0.005  (if n == 0 || moebiusRadius (f  g) < 0.005 then mempty else draw (f  g  invA  moebiusInverse g) step' (n - 1)) | (g, True, step') <- zip3 circles step steps] main = defaultMain $ draw i [True | _ <- circles] 4 

Por cierto, si elimina el límite en el número de niveles de recursión, puede ver que los círculos pequeños comienzan a agruparse alrededor de este patrón de círculos mutuamente tangentes que son ortogonales a los círculos que dibujamos.

Esta imagen fue generada por el siguiente código escrito en Mathematica:

CircleInversion [Circle [{kx_, ky_}, rk_], Circle [{x0_, y0_}, r_]]: =
Módulo [{dis, dir, p1, p2, orto, ri, \ [CurlyEpsilon] = 0},
Que [Abs [N [(kx – x0) ^ 2 + (ky – y0) ^ 2 – r ^ 2]]> \ [CurlyEpsilon],
dis = Sqrt [#. #] & [{x0, y0} – {kx, ky}] // N;
ri = ({x0, y0} – {kx, ky}) / dis;
{p1, p2} = {rk ^ 2 / (dis + r), rk ^ 2 / (dis – r)};
Círculo [{kx, ky} + ri (p1 + p2) / 2, Abs [p1 – p2] / 2],
Es cierto, dir = # / Sqrt [#. #] & [{X0, y0} – {kx, ky}];
orto = {-dir [[2]], dir [[1]]};
Línea [({kx, ky} + rk ^ 2 (# – {kx, ky}) /
((# – {kx, ky}). (# – {kx, ky}))) & / @
{{x0, y0} + r orto, {x0, y0} – r orto}]]];

circles = N [Join [Table [Circle [{Cos [\ [CurlyPhi]], Sin [\ [CurlyPhi]]},
Sqrt [2 – 2 * Sin [(3 * Pi) / 14]] / 2], {\ [CurlyPhi], 0, 6 * 2 * (Pi / 7), 2 * (Pi / 7)}],
{Círculo [{0, 0}, 1 + Sqrt [2 – 2 * Sin [(3 * Pi) / 14]] / 2]}]];

Gráficos [{Grosor [0.001], [correo electrónico protegido] [Racionalizar [ [correo electrónico protegido]

NestList [Casos [Flatten [{#, Outer [CircleInversion, #, #]}],
Círculo [{_ Real, _Real}, _Real]] &, círculos, 2],
1/10 ^ 5]]}, PlotRange -> 2.5]

¡El profesor Franz Sigg, en RIT – School of Print Media, hace tales objetos vectoriales / escalares con su destreza en PostScript!

Sus diseños no son solo estructuras simétricas circulares sino también muchas otras formas. Hay que ver sus obras para comprender su talento.

http://cias.rit.edu/~gravure/tt/

Supongo que también puede tener alguna conexión con el concepto de círculo de Ford. He aprendido sobre ellos en una conferencia de Wildberger:

More Interesting

¿Puede probar que si [matemáticas] a \ lt b \ lt c [/ matemáticas] entonces [matemáticas] c + \ sqrt {a ^ 2 + b ^ 2}> a + \ sqrt {b ^ 2 + c ^ 2} [/matemáticas]?

¿Hay alguna lógica falsa en matemáticas?

¿Por qué las huellas digitales tienen la forma en que están?

¿Cómo es ganar National Mathcounts?

Si se permiten repeticiones, ¿de cuántas maneras puede seleccionar K de N sin tomar 2 elementos consecutivos?

La función de [matemáticas] f [/ matemáticas] es [matemáticas] f (x) = x ^ 3-2x ^ 2-5x + 6. [/ Matemáticas] ¿Cómo encuentro la tangente para el punto [matemáticas] (1,0 ) [/ math] en el gráfico?

¿Cuál es un ejemplo de una prueba que se ha simplificado mediante el uso de la teoría de categorías?

¿Cuál es la prueba de [math] \ mathrm {log_e} e = 1 [/ math]?

¿Existe una norma finita de cada elemento de C ^ N? ¿Por qué o por qué no?

¿Qué algoritmos usan los sistemas de álgebra computacional para calcular los polinomios de Taylor?

¿Qué harías si un estudiante graduado de tu departamento solicita un consejo amistoso?

¿En qué condiciones es (G, *) un grupo, donde [math] \ forall a, b \ en G: a * b = ab [/ math]?

¿Qué tan fácil es para alguien diseñar la casa de sus sueños dados los principios básicos de las matemáticas pero sin conocimiento de arquitectura?

¿Por qué nuestros cerebros aman los números concretos mucho más que los conceptos abstractos?

¿Qué es mejor para las matemáticas de pregrado: MIT o el departamento de MechMath de la Universidad Estatal de Moscú?