■カージオイドの秘密の性質(その8)
カージオイドは,定木とコンパスを使って,2通りの方法
[1]尖点を中心とする円を使った任意等分
[2]固定円の同心円を使った任意等分
が等分可能ですが,内サイクロイドや外サイクロイドは,尖点を中心とする円を使って任意等分できません.
一方,双葉曲線族:r^n/2=cos(nθ/2)
ではnの値によって,原点点を中心とする円を使った等分可能性が異なってきます.
n=2の場合が円,n=4の場合がレムニスケートで,この曲線族に属する.n=1の場合,曲線
r^(1/2)=cos(1/2・θ)
r=cos^2(1/2・θ)=(1+cosθ)/2
はカージオイドとなる.
双葉曲線族は,弧長が
∫(0,x)1/(1-x^n)^(1/2)dt
で与えられる曲線で,
∫(0,1)1/(1-x^1)^(1/2)dx=2
∫(0,1)1/(1-x^2)^(1/2)dx=π/2
は初等的にも得ることができます.一方,
∫(0,1)1/(1-x^3)^(1/2)dx=Γ^3(1/3)/2^(4/3)3^(1/2)π
∫(0,1)1/(1-x^4)^(1/2)dx=Γ^2(1/4)/2^(5/2)π^(1/2)
は,特別な数と楕円積分を関係づけるものになっています.
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[まとめ]カージオイドは,サイクロイド族かつ双葉曲線族であるため,2通りの方法
[1]尖点を中心とする円を使った任意等分
[2]固定円の同心円を使った任意等分
が等分可能となるのである.
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