■平行曲線(その12)

【補】平行曲線

 中心の軌跡が(ξ(θ),η(θ))でパラメータ表示される半径rの円

  (x−ξ(θ))^2+(y−η(θ))^2=r^2

  y=η(θ)±{r^2−(x−ξ(θ))^2}^(1/2)

の一部がドリルの円弧であるとき,

  ∂y/∂θ=0 → (x−ξ(θ))dξ/dθ+(y−η(θ))dη/dθ=0

 これより,包絡線の方程式は

  x=ξ(θ)+rdη/dθ/{(dξ/dθ)^2+(dη/dθ)^2}^(1/2)

  y=η(θ)−rdξ/dθ/{(dη/dθ)^2+(dξ/dθ)^2}^(1/2)

および

  x=ξ(θ)−rdη/dθ/{(dξ/dθ)^2+(dη/dθ)^2}^(1/2)

  y=η(θ)+rdξ/dθ/{(dη/dθ)^2+(dξ/dθ)^2}^(1/2)

とパラメータ表示されます.

 これは中心の軌跡(ξ,η)と直交する方向(法線方向)にrだけ離れた2点の軌跡です.すなわち,中心の軌跡の平行曲線を描くというわけです.

 例をあげると,楕円:x^2/a^2+y^2/b^2=1

のパラメータ表示

  ξ=acosθ,η=bsinθ

については

  x=acosθ+rbcosθ/(a^2sin^2θ+b^2cos^2θ)^(1/2)

  y=bsinθ+rasinθ/(a^2sin^2θ+b^2cos^2θ)^(1/2)

および

  x=acosθ−rbcosθ/(a^2sin^2θ+b^2cos^2θ)^(1/2)

  y=bsinθ−rasinθ/(a^2sin^2θ+b^2cos^2θ)^(1/2)

のようになります.

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