■周長積分(その12)

 円x^2+y^2=1

dy/dx=-x/y  (これは円周上の点の動径が接線と直交することを意味する)

1+(dy/dx)^2=1+x^2/y^2=1/y^2=1/(1-x^2)

レムニスケート

  (x^2+y^2)^2−(x^2−y^2)=0

をxで微分すると

2(x^2+y^2)(2x+2ydy/dx)−(2x−2ydy/dx=0

dy/dx=-x/y  (これは周上の点の動径が接線と直交することを意味する)→ここに誤りがあった。

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 以下は正しい。

  r^2=cos2θ

をθで微分してみると

  2rdr/dθ=−2sin2θ

1+(rdθ/dr)^2=1+r^4/(sin2θ)^2=1+r^4/(1−r^4)=1/(1−r^4)

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  r=cos(aθ)  (正葉曲線,バラ曲線)

です.この曲線では,a=1のとき,

  1+(rdθ/dr)^2=1/(1-r^2)

となります.

 

 これまでの結果から,

  r=cosθのとき,1+(rdθ/dr)^2=1/(1-r^2)

  r^2=cos2θのとき,1+(rdθ/dr)^2=1/(1-r^4)

がわかったわけですから,求める曲線は

  r^(3/2)=cos(3/2θ)

に違いありません.計算してみると,確かに

  1+(rdθ/dr)^2=1/(1-r^3)

が得られました.

 

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