■トーラスもどき上の円(その21)

 まだまだ検討したいことは残っている.

 ボヘミアンドームの輪郭として現れた楕円

  x^2+4y^2=4r0^2  (横長楕円)

を使って、「楕円の楕円運動の軌跡」を考えたが,より一般に

  x^2+dy^2=dr0^2  (横長楕円)

の場合についても考察してみたい.

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 楕円運動の中心の軌跡が中心が

  dx^2+z^2=dr1^2  (横長楕円)

になるものとすると,z=cのときの中心は

  dx0^2=dr1^2−c^2,x0^2=r1^2−c^2/d

であるから,トーラスもどき上の点は

  (x−x0)^2+dy^2=dr0^2

  x^2+x0^2+dy^2−dr0^2=2x0x

  x^2+dy^2−c^2/d+r1^2−dr0^2=2x0x

  (x^2+dy^2−c^2/d+r1^2−dr0^2)^2=4x^2(r1^2−c^2/d)

  (x^2+dy^2−z^2/d+r1^2−dr0^2)^2=4x^2(r1^2−z^2/d)

 xについて整理すると

  x^4+2x^2(dy^2+z^2/d−r1^2−dr0^2)+(dy^2−z^2/d+r1^2−dr0^2)^2=0

  x^2=−(dy^2+z^2/d−r1^2−dr0^2)±2{(dy^2−dr0^2)(z^2/d−r1^2)}^1/2

 ここで,a=y^2−r0^2,b=z^2−dr1^2とおくと,

  x^2=−(da+b/d)±2√ab

であるから,相加平均・相乗平均不等式に似た等式となる.x^2≧0であるから,a≦0,b≦0である.

 y^2−r0^2:z^2−dr1^2=1:kのときの断面は

   x^2=−(dy^2+z^2/d−r1^2−dr0^2)±2{(y^2−r0^2)(z^2−4r1^2)}^1/2

     =(−d−k/d±2√k)(−a)=(d+k/d±2√k)(y^2−r0^2)

 切断面が円になるためには

  d+k/d±2√k=−1

  d+k/d+2√k=−1→NG

  d+k/d−2√k=−1→NG

 この場合も切断面に円が載ることはなさそうである.

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