■初等幾何の楽しみ(その136)
凹球面鏡に平行光線が入射するとき、反射光の包絡面(焦腺)は何か
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円の方程式をx=acosθ、y=asinθとすると、反射光の方程式は
y-asinθ=tan2θ(x-acosθ)
xsin2θ-ycos2θ=asinθ
包絡線を求めるにはまずθで偏微分して
xcos2θ+ysin2θ=a/2・cosθ
連立方程式を解くと、xについて
x=a/4・(3cosθ-cos3θ)
yについて、
y=a/4・(3sinθ-sin3θ)
これは半径a/2の円上を半径a/4の円が転がってできるネフロイドである。
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