(その46)をやり直し
フルヴィッツ曲線を(x,y)で表すことにする.
x=(n-2)acosnβ+nacos(n-2)β-2Rsinβ
y=-(n-2)asinnβ+nasin(n-2)β-2Rcosβ
で表すことにする.
===================================
n=4を代入すると
x=2acos4β+4acos2β-2Rsinβ
y=-2asin4β+4asin2β-2Rcosβ
x=2acos4β+4acos2β
y=-2asin4β+4asin2β
はデルトイド
x=cos2t+2cost
y=-sin2t+2sint
と同一で、デルトイドと円の混合と考えられる。(平行曲線?)
===================================
一般にハイポサイクロイドは
x=cos(m-1)t+(m-1)cost
y=-sin(m-1)t+(m-1)sint
と書くことができる。
n/(n-2)が整数比となるのは1+2/(n-2)より、n=3,4のときに限られる。
===================================
円の接線極座標における方程式は
p(θ)=a0/2+a1cosθ+b1sinθ
で与えられます.
p(θ)+p(θ+π)=a0
ですから定幅曲線で,その曲率半径はa0/2となります.
ルーローの三角形は定幅曲線ですが,ルーローの三角形の平行曲線もまた定幅曲線です.それではルーローの三角形ではなく,デルトイドの平行曲線は定幅曲線になるでしょうか?
===================================
【1】デルトイドの平行曲線
デルトイド
ξ=a(2cosθ+cos2θ)=2acosθ(1+cosθ)-a
η=a(2sinθ-sin2θ)=2asinθ(1-cosθ)
において,
dε/dθ=-a(2sinθ+2sin2θ)=-2asinθ(1+2cosθ)
dη/dθ=a(2cosθ-2cos2θ)=2a(1-cosθ)(1+2cosθ)
(dε/dθ)^2+(dη/dθ)^2=8a^2(1-cos3θ)=8a^2(1+2cosθ)^2(1-cosθ)=16a^2(1+2cosθ)^2sin^2(θ/2)
ですから,平行曲線は
x=2acosθ(1+cosθ)-a+rsin(θ/2)
y=2asinθ(1-cosθ)+rcos(θ/2)
および
x=2acosθ(1+cosθ)-a-rsin(θ/2)
y=2asinθ(1-cosθ)-rcos(θ/2)
のようになります.
x=a(2cosθ+cos2θ)-rsin(θ/2)
y=a(2sinθ-sin2θ)-rcos(θ/2)
はフルヴィッツ曲線
x=2acos4β+4acos2β-2Rsinβ
y=-2asin4β+4asin2β-2Rcosβ
である。
===================================
【補】平行曲線
中心の軌跡が(ξ(θ),η(θ))でパラメータ表示される半径rの円
(x-ξ(θ))^2+(y-η(θ))^2=r^2
y=η(θ)±{r^2-(x-ξ(θ))^2}^(1/2)
の一部がドリルの円弧であるとき,
∂y/∂θ=0 → (x-ξ(θ))dξ/dθ+(y-η(θ))dη/dθ=0
これより,包絡線の方程式は
x=ξ(θ)+rdη/dθ/{(dξ/dθ)^2+(dη/dθ)^2}^(1/2)
y=η(θ)-rdξ/dθ/{(dη/dθ)^2+(dξ/dθ)^2}^(1/2)
および
x=ξ(θ)-rdη/dθ/{(dξ/dθ)^2+(dη/dθ)^2}^(1/2)
y=η(θ)+rdξ/dθ/{(dη/dθ)^2+(dξ/dθ)^2}^(1/2)
とパラメータ表示されます.
これは中心の軌跡(ξ,η)と直交する方向(法線方向)にrだけ離れた2点の軌跡です.すなわち,中心の軌跡の平行曲線を描くというわけです.
例をあげると,楕円:x^2/a^2+y^2/b^2=1
のパラメータ表示
ξ=acosθ,η=bsinθ
については
x=acosθ+rbcosθ/(a^2sin^2θ+b^2cos^2θ)^(1/2)
y=bsinθ+rasinθ/(a^2sin^2θ+b^2cos^2θ)^(1/2)
および
x=acosθ-rbcosθ/(a^2sin^2θ+b^2cos^2θ)^(1/2)
y=bsinθ-rasinθ/(a^2sin^2θ+b^2cos^2θ)^(1/2)
のようになります.
===================================