■曲線の自然方程式(その12)
固定した直線上を円が滑らずに転がるとき、回転円上の固定点のなす軌跡はサイクロイドと呼ばれ、回転円の半径をaとすると
サイクロイド
x=a(θ-sinθ)
y=a(1-cosθ)
と書くことができます。
サイクロイドはそもそもガリレイによって発見され、ホイヘンスによって振子時計の設計に使われ、そしてパスカルの積分法の研究にも貢献しています。
サイクロイド弧が囲む面積は3πr^2(回転円の面積の3倍に等しい)、
弧長は8a(回転円に外接する正方形の周に等しい)になります。
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θ=πに対応する点をs=0とすると、その自然方程式は
1/κ(s)^2+s^2=16a^2
となる。これはサイクロイドの弧長が8a(回転円に外接する正方形の周に等しい)ことを意味しています。
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