■トーラスもどき上の円(その9)

 「楕円の楕円運動の軌跡」を考える前にも,もう一度「円の円運動の軌跡」について再考してみたい.

 トーラスもどきは

  {x−(r1^2−y^2)^1/2}^2+z^2=r0^2

で表されたが,観覧車の床の運動のイメージするには

  (x−x0)^2+y^2=r0^2,x0=(r1^2−z^2)^1/2

と表した方がよかったかもしれない.

 その場合,

  (x^2−2x0x+r1^2−z^2+y^2)=r0^2

  (x^2+y^2−z^2+r1^2−r0^2)=2x0x

  (x^2+y^2−z^2+r1^2−r0^2)^2=4x^2(r1^2−z^2)

となる.

===================================

[1]断面(その1)

 xz平面を回転させてみると,

  [x]=[ cosθ,sinθ][X]

  [z] [−sinθ,cosθ][Z]

  x=Xcosθ+Zsinθ

  z=−Xsinθ+Zcosθ,Z=0

  sinα=r0/r1,θ=0〜α

  (X^2cos^2θ+Y^2−X^2sin^2θ+r1^2−r0^2)^2=4X^2cos^2θ(r1^2−X^2sin^2θ)

−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−

[2]断面(その2)

 yz平面を回転させてみると,

  [y]=[ cosθ,sinθ][Y]

  [z] [−sinθ,cosθ][Z]

  y= Ycosθ+Zsinθ

  z=−Ysinθ+Zcosθ,Z=0

  tanβ=r0/r1,θ=0〜β

  (X^2+Y^2cos^2θ−Y^2sin^2θ+r1^2−r0^2)^2=4X^2(r1^2−Y^2cos^2θ)

−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−

[3]トーラスもどき上の直線と楕円

  (x^2+y^2−z^2)^2=4x^2(r1^2−z^2)

  x^4+y^4+z^4+2x^2y^2−2y^2z^2−2z^2x^2=−4x^2z^2+4r1^2x^2

 xについて整理すると

  x^4+2x^2(y^2+z^2−2r1^2)+(y^2−z^2)^2=0

  x^2=−(y^2+z^2−2r1^2)±2{(y^2−r1^2)(z^2−r1^2)}^1/2

ここまでくると,両者は同じになった.

===================================