■放物線・懸垂線・楕円曲線

[Q]自重のみの影響で垂れ下がる鎖の形は何か?

[A]2点を結ぶ長さ一定の平面曲線の中で,位置エネルギーを最小にする曲線は何かという問題と同値.放物線y=x^2ではなく,カテナリー(懸垂線)となる.

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[Q]縄跳びの縄の形は何か? (縄はいつも全体がひとつの平面内に入っているものとする,遠心力が重力に比べて十分大きいことを仮定している).

[A]yの微分がyの4次多項式の平方根

  dy/dx=(yの4次多項式の平方根)

  ∫dy/(yの4次多項式の平方根)=∫dx=x

左辺は楕円積分,右辺はxであるから,yをxの関数として書けば,楕円積分の逆関数=楕円関数のグラフになる.

  dy/dx={(1−y^2)(1−k^2y^2)}^1/2

  y=sn(x,k)

  y=sn(K(k)x,k)

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