x=Rcos(β+γ-θ)+acos((n-1)β-θ)+acos((n-2)θ)
y=Rsin(β+γ-θ)+asin((n-1)β-θ)+asin((n-2)θ)
に対して
(∂y/∂β)(∂x/∂θ)-(∂x/∂β)(∂y/∂θ)=0
を計算すると
θ=β-2/(n-1)arctan(Rsin((n-2)β-γ)/(Rcos((n-2)β-γ)+(n-1)a))
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∂y/∂β=Rcos(β+γ-θ)+a(n-1)cos((n-1)β-θ)
∂x/∂θ=Rsin(β+γ-θ)+asin((n-1)β-θ)-a(n-2)sin((n-2)θ)
∂x/∂β=-Rsin(β+γ-θ)-a(n-1)sin((n-1)β-θ)
∂y/∂θ=-Rcos(β+γ-θ)-acos((n-1)β-θ)+a(n-2)cos((n-2)θ)
Ra(n-2)sin(-(n-2)β+γ)+Ra(n-2)sin(β+γ-(n-1)θ)+a^2(n-1)(n-2)sin((n-1)β-(n-1)θ)=0
Rsin(β+γ-(n-1)θ)+a(n-1)sin((n-1)β-(n-1)θ)=Rsin((n-2)β-γ)
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Rsin((n-1)β-(n-1)θ-(n-2)β+γ)+a(n-1)sin((n-1)β-(n-1)θ)=Rsin((n-2)β-γ)
Rsin((n-1)β-(n-1)θ)cos((n-2)β-γ)-Rcos((n-1)β-(n-1)θ)sin((n-2)β-γ)+a(n-1)sin((n-1)β-(n-1)θ)=Rsin((n-2)β-γ)
sin((n-1)β-(n-1)θ){Rcos((n-2)β-γ)+a(n-1)}-cos((n-1)β-(n-1)θ){Rsin((n-2)β-γ)}=Rsin((n-2)β-γ)
A={Rcos((n-2)β-γ)+a(n-1)}
B={Rsin((n-2)β-γ)}
C={Rsin((n-2)β-γ)}=B
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Asin((n-1)β-(n-1)θ)-Bcos((n-1)β-(n-1)θ)=C
の形に整理されます.
ここで
cosψ=A/(A^2+B^2)^(1/2),
sinψ=B/(A^2+B^2)^(1/2),
tanψ=B/A
とおくと,
sin((n-1)β-(n-1)θ-ψ)=C/(A^2+B^2)^(1/2)=sinψ
より
(n-1)β-(n-1)θ-ψ=ψ
(n-1)θ=(n-1)β-2ψ
θ=β-2/(n-1)arctan(Rsin((n-2)β-γ)/(Rcos((n-2)β-γ)+(n-1)a))
これで,φをβ,θ(β)の関数として表すことができ,包絡線は1パラメータ曲線:x=x(β),y=y(β)となるというわけです.
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