11. Sopra una retta siano dati punti ed un polo . Sia poi un
punto della retta medesima, tale che la somma dei prodotti degli rapporti , presi ad ad , sia nulla. Esprimendo questa somma col simbolo , il punto sarà determinato per mezzo della equazione:
ove il simbolo esprime il numero delle combinazioni di cose prese ad ad .
L’equazione 3), del grado rispetto ad , dà posizioni pel punto : tali punti si chiameranno[1]centri armonici, del grado , del dato sistema di punti rispetto al polo .
Quando , si ha un solo punto , che è stato considerato da Poncelet sotto il nome di centro delle medie armoniche[2].
Se inoltre è , il punto diviene il coniugato armonico di rispetto ai due (4).[3]
12. Se l’equazione 1) si moltiplica per e si divide per , essa si muta evidentemente in quest’altra:
4)
,
donde si raccoglie:
Se è un centro armonico, del grado , del dato sistema di punti rispetto al polo , viceversa è un centro armonico, del grado , del medesimo sistema rispetto al polo .
13. Essendo gli punti che sodisfanno all’equazione 3), sia il loro centro armonico di primo grado rispetto al polo ; avremo l’equazione:
dunque è un centro armonico, di secondo grado, del sistema rispetto al polo .
Lo stesso risultato si ottiene continuando a rappresentare con un centro armonico, del terzo, quarto, ... grado, del sistema rispetto al polo . Dunque:
Se sono i centri armonici, di grado , del dato sistema rispetto al polo , i centri armonici, di grado (), del sistema rispetto al polo sono anche i centri armonici, del grado , del sistema dato rispetto allo stesso polo .[p. 331modifica]
14. Se è un centro armonico, del grado , del dato sistema rispetto al polo , si avrà l’equazione 4) nella quale sia posto . Vi s’introduca un arbitrario punto (della retta data) mediante le note identità , , onde si avrà:
,
ossia, sviluppando:
5)
.
Siano i centri armonici, di grado , del dato sistema rispetto al polo , cioè i punti che sodisfanno alla 5); si avrà:
.
Ora sia uno de’ centri armonici, del grado , del sistema rispetto ad un punto (della retta data); avremo analogamente alla 5):
.
In questa equazione posto per il valore antecedentemente scritto, si ottiene:
;
il qual risultato, essendo simmetrico rispetto ad , significa che:
Se sono i centri armonici, di grado , del sistema rispetto al polo , e se sono i centri armonici, di grado , dello stesso sistema rispetto ad un altro polo ; i centri armonici, del grado [p. 332modifica], del sistema rispetto al polo coincidono coi centri armonici, del grado , del sistema rispetto al polo .
Questo teorema, ripetuto successivamente, può essere esteso ai centri armonici di grado qualunque, e allora s’enuncia così:
Se sono i centri armonici, di grado , del sistema dato rispetto al polo , e se sono i centri armonici, di grado , dello stesso sistema dato rispetto ad un altro polo , i centri armonici, di grado , del sistema rispetto al polo coincidono coi centri armonici, di grado , del sistema , rispetto al polo .
15. Se e sono rispettivamente i centri armonici, di primo grado, dei sistemi ed , rispetto al polo , si avrà:
.
Si supponga coincidente con : in tal caso le due equazioni precedenti, paragonate fra loro, danno . Dunque:
Se è il centro armonico, di primo grado, del sistema di punti rispetto al polo , il punto è anche il centro armonico, di primo grado, del sistema rispetto allo stesso polo.
16. Fin qui abbiamo tacitamente supposto che i dati punti fossero distinti, ciascuno dai restanti. Suppongasi ora che punti coincidano in un solo, che denoteremo con . Allora, se nella equazione 5) si assume in luogo dell’origine arbitraria , risulta evidentemente:
,
onde l’equazione 5) riesce divisibile per , cioè centri armonici del grado cadono in , e ciò qualunque sia il polo . Ne segue inoltre, avuto riguardo al teorema (13), che in cadono centri armonici di grado ; centri armonici di grado ed un centro armonico di grado .
17. L’equazione 3) moltiplicata per e per diviene:
Suppongo ora che il polo coincida, insieme con , in un unico punto. Allora si ha:
;
quindi l’equazione che precede riesce divisibile per , ossia il polo tien luogo di centri armonici di grado qualunque. Gli altri centri armonici, di grado , sono dati dall’equazione:
,
ove le somme contengono solamente i punti . Dunque, gli altri punti , che insieme ad preso volte costituiscono i centri armonici, di grado , del sistema rispetto al polo , sono i centri armonici, di grado , del sistema rispetto allo stesso polo [4].
Si noti poi che, per , l’ultima equazione è sodisfatta identicamente, qualunque sia . Cioè, se punti ed il polo coincidono insieme, i centri armonici del grado riescono indeterminati, onde potrà assumersi come tale un punto qualunque della retta [5].
18. Abbiasi, come sopra (11), in una retta (fig. 5.a) un sistema di punti Fig.ª 5.ª ed un polo ; sia inoltre un centro armonico di grado , onde fra i segmenti , [p. 334modifica] sussisterà la relazione 1). Assunto un punto arbitrario fuori di e da esso tirate le rette ai punti , seghinsi queste con una trasversale qualunque nei punti . Allora si avrà:
,
ed analogamente:
,
donde si ricava:
.
Il secondo membro di questa equazione non varia, mutando i punti , quindi avremo:
.
Siccome poi la relazione 1) è omogenea rispetto alle quantità , così se ne dedurrà:
,
cioè:
Se è un centro armonico, di grado , di un dato sistema di punti situati in linea retta, rispetto al polo posto nella stessa retta, e se tutti questi punti si projettano, mediante raggi concorrenti in un punto arbitrario, sopra una trasversale qualunque, il punto (projezione di ) sarà un centro armonico, di grado , del sistema di punti (projezioni di ) rispetto al polo (projezione di ).
Questo teorema ci abilita a trasportare ad un sistema di rette concorrenti in un punto le definizioni ed i teoremi superiormente stabiliti per un sistema di punti allineati sopra una retta.
19. Sia dato un sistema di rette ed un’altra retta , tutte situate in uno stesso piano e passanti per un punto fisso . Condotta una trasversale arbitraria che, senza passare per , seghi le rette date in ed , si imaginino gli centri armonici , di grado , del sistema di punti [p. 335modifica]rispetto al polo . Le rette condotte da ai punti si chiameranno assi armonici, di grado , del dato sistema di rette rispetto alla retta .
Considerando esclusivamente rette passanti per , avranno luogo i seguenti teoremi, analoghi a quelli già dimostrati per un sistema di punti in linea retta.[6]
Se è un asse armonico, di grado , del dato sistema di rette rispetto alla retta , viceversa è un asse armonico di grado , del medesimo sistema, rispetto alla retta .
Se sono gli assi armonici, di grado , del dato sistema , rispetto alla retta , gli assi armonici, di grado , del sistema , rispetto ad , sono anche gli assi armonici, del grado , del sistema dato, rispetto alla stessa retta .
Se sono gli assi armonici, di grado , del sistema dato rispetto alla retta e se sono gli assi armonici, di grado , dello stesso sistema dato, rispetto ad un’altra retta ; gli assi armonici, di grado , del sistema , rispetto alla retta , coincidono cogli assi armonici, di grado , del sistema , rispetto alla retta .
Qualunque sia la retta , se fra le rette date coincidono in una sola, questa tien luogo di assi armonici di grado , di assi armonici di grado di un asse armonico di grado .
Se rette coincidono fra loro e colla retta , questa tien luogo di assi armonici di qualunque grado, e gli altri assi armonici, di grado , sono gli assi armonici, di grado , del sistema rispetto ad .
20. Se al n.º 18 la trasversale vien condotta pel punto , ossia se la retta si fa girare intorno ad , il teorema ivi dimostrato può essere enunciato così:
Siano date rette concorrenti in un punto . Se per un polo fisso si conduce una trasversale arbitraria che seghi quelle rette ne’ punti , i centri armonici di grado , del sistema , rispetto al polo , generano, ruotando intorno ad , rette concorrenti in .
Se rette fra le date coincidono in una sola , questa tien luogo di delle rette . Se inoltre passa pel polo , essa tien luogo di delle rette . Le rimanenti , fra queste rette, sono il luogo de’ centri armonici di grado (rispetto al polo ) de’ punti, in cui sega le rette .
Note
↑Jonquières, Mémoire sur la théorie des pôles et polaires etc. (Journal de M. Liouville, août 1857, p. 266).
↑Mémoire sur les centres des moyennes harmoniques (Giornale di Crelle, t. 3, Berlino 1828, p. 229).
↑{Se , ossia se il dato sistema riducesi ad un punto unico, con questo coincide il centro armonico di 1.º grado di qualsivoglia polo.}
↑{Viceversa, se centri armonici (di grado qualunque) coincidono nel polo , in questo coincideranno punti del sistema fondamentale.}
↑{Viceversa, se i centri armonici di grado rispetto ad un polo sono indeterminati, i centri armonici di grado sono tutti riuniti in , e questo punto in tal caso assorbe anche punti del sistema fondamentale.}
↑[p. 496modifica]In un esemplare dell’edizione tedesca (Einleitung), sul quale l’A. fece segni in margine, probabilmente per servirsene in una ristampa, tutto il seguito di questo n. 19 è segnato come cosa da sopprimere.