■五芒星と掛谷の問題(その255)
仮定に無理があったと思われるので再考したい・・・
(1,R)を焦点とする楕円・放物線・双曲線(x^2/a^2+y^2/b^2=1,y^2=4px,x^2/a^2-y^2/b^2=1)を求めたい
軸はy=tan(mθ)x
(1,0),(cos2mθ,sin2mθ)を通る。
(x,y)を標準的な座標(x^2/a^2+y^2/b^2=1,y^2=4px,x^2/a^2-y^2/b^2=1)とすると
X-1=[cosmθ,-sinmθ][x]
Y-R=[sinmθ, cosmθ][y]
y^2=4px,x=pt^2,y=2pt,(p+α)^2=1+R^2であってp^2=1+R^2ではない
y^2=4pxは (0,0),(p,+/-2p)を通るが、(1,0)は通過点にはなりえないのだろうか?
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(x1,y1)における接線はy1y=2p(x+x1)
y=0→x=-x1
(-x1,0)から(x1,y1)までの距離は1・・・接線になりえるとすればの仮定
R=tan(mθ)=cot(θ/2)
cos(mθ)=sin(θ/2)
sin(mθ)=cos(θ/2)
y^2=4pxをy=tan(mθ)を軸とする放物線に写したい。
円の場合は(1,R)が焦点、(1,0),(cos2mθ,sin2mθ)が接点となっていた。両方を同時に満たすことを考える
図を描いてみると両方を満たすことは不可能なのかもしれない・・・
焦点が(1,R)がないと面積計算は難しい
一方、接点が(1,0)にないと面積が大きくなってしまう。
発想を変えて、星状集合ではなく、単連結集合ができたと考えればよいのかもしれない
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y^2=4px
(0,0)→[α,αtan(mθ)]=[α,β]不明
(p,0)→[1,R]不明でない
(x1,y1)→[1,0]・・・接線になりえるとすればの仮定
(-x1,0)→[0,0]・・・接線になりえるとすればの仮定
(p,-2p)→[x2,y2]
データが少なすぎて、x軸が接線であると仮定せざるを得ない
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X-α=[cosmθ,-sinmθ][x]
Y-β=[sinmθ, cosmθ][y]
1-α=cosmθ・p
R-β=sinmθ・p
1-α=cosmθ・x1-sinmθ・y1
0-β=sinmθ・x1+cosmθ・y1
0-α=-cosmθ・x1
0-β=-sinmθ・x1
p,α,βは未知数、Rは既知
y1^2=4px1,y1=-√(4px1)を消去する
x1=α/cosmθを代入すると,β=α・tanmθ
y1=(cosmθ・x1+α-1)/sinmθ
y1=(2α-1)/sinmθを代入すると
-β=α・tanmθ+cosmθ・(2α-1)/sinmθ
-2α・tanmθ=2α・cotmθ-cotmθ
2(cotmθ+tanmθ)α=cotmθ
α=cotmθ/2(cotmθ+tanmθ)
β=αtanmθ
p=(1-α)/cosmθ
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X-α=[cosmθ,-sinmθ][x]
Y-β=[sinmθ, cosmθ][+/-√(4px)]
でもよいが
X-α=[cosmθ,-sinmθ][pt^2]
Y-β=[sinmθ, cosmθ][2pt]としてy=tanθ・xとの交点(rcosθ,rsinθ)を求める。tは2次方程式の根の小さいほう
rcosθ-α=cosmθ・pt^2-sinmθ・2pt
rsinθ-β=sinmθ・pt^2+cosmθ・2pt
rcosθ=cosmθ・pt^2-sinmθ・2pt+α
rsinθ=sinmθ・pt^2+cosmθ・2pt+β
tanθ=(sinmθ・pt^2+cosmθ・2pt+β)/(cosmθ・pt^2-sinmθ・2pt+α), (α,β)は既知
を解いてtを求める。
(sinmθ・pt^2+cosmθ・2pt+β)=tanθ(cosmθ・pt^2-sinmθ・2pt+α)
a=(sinmθ-tanθcosmθ)・p
b=(cosmθ+tanθsinmθ)・p
c=β-tanθα
r^2=(cosmθ・pt^2-sinmθ・2pt+α)^2+(sinmθ・pt^2+cosmθ・2pt+β)^2
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反対方向に回転させた場合(あるいはYを反転させてもよい)
X-α=[cosmθ,-sinmθ][pt^2]
Y-β=[sinmθ, cosmθ][2pt]
X=cosmθ・pt^2-sinmθ・2pt+α
Y=-sinmθ・pt^2-cosmθ・2pt-β,tは2次方程式の根の大きいほう
(rcosθ、rsinθ)と(rcos(π-2θ),rsin(π-2θ))=(-rcos2θ,rsin2θ)を結ぶ直線
Y=(rsin2θ-rsinθ)/(-rcos2θ-rcosθ)・(X-rcosθ)+rsinθ
との交点を求める
(Y-rsinθ)(-rcos2θ-rcosθ)=(rsin2θ-rsinθ)・(X-rcosθ)
(-sinmθ・pt^2-cosmθ・2pt-β-rsinθ)(-rcos2θ-rcosθ)=(rsin2θ-rsinθ)・(cosmθ・pt^2-sinmθ・2pt+α-rcosθ)
(sinmθ・pt^2+cosmθ・2pt+β+rsinθ)(rcos2θ+rcosθ)=(cosmθ・pt^2-sinmθ・2pt+α-rcosθ)(rsin2θ-rsinθ)
a={sinmθ(rcos2θ+rcosθ)-cosmθ(rsin2θ-rsinθ)}・p
b=[cosmθ(rcos2θ+rcosθ)+sinmθ(rsin2θ-rsinθ)}・p
c=(β+rsinθ)(rcos2θ+rcosθ)-(α-rcosθ)(rsin2θ-rsinθ)
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(rcosθ、rsinθ)と(rcos(π-2θ),rsin(π-2θ))=(-rcos2θ,rsin2θ)の中点((rcosθ-rcos2θ)/2,((rsinθ+rsin2θ)/2)
からの距離の2乗
2Lと1+rの比較が問題となる
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