■円錐面の輪切り(その19)
双曲線関数を使ってみたい.
x=√k・acoshθ,y=√k・bsinhθ
dx=√k・asinhθdθ,dy=√kbcoshθdθ
dy/dx=b/a・cothθ
接線の方程式は
y−√k・bsinhθ=b/a・cothθ・(x−√k・acoshθ)
ay−√k・absinhθ=bcothθ(x−√k・acoshθ)
(bcothθ)x−(a)y=√k・ab(−sinhθ+cosh^2θ/sinhθ)
(bcoshθ)x−(asinhθ)y=√k・ab
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x=acoshθ
y=bsinhθ
楕円と接線の交点を
(acoshα,bsinhα)
(acoshβ,bsinhβ)
とすると,
(bcoshθ)acoshα−(asinhθ)bsinα=√k・ab
cosh(θ−α)=√k
cosh(β−θ)=√k
θ−α=arccosh(√k)
β−θ=arccosh(√k)
β−α=2arccosh(√k)
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S=∫xdy=−∫ydx=1/2・∫(xdy−ydx)
S=1/2・∫(xdy−ydx)
の形にした方が対称性が保たれて計算しやすい.
扇型の面積は
S=1/2・∫(abcosh^2θ−absinh^2θ)dθ
S=ab/2・∫[α,β]dθ=ab/2・(β−α)
=ab/2・2arccosh√k (一定)
三角形の面積は
1/2|acoshα,bsinhα|
|acoshβ,bsinhβ|
=ab/2・sinh(β−α)
=ab/2・sinh(2arccosh√k) (一定)
したがって,(扇型−三角形)の面積は一定である.
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