■球面鏡と放物面鏡(その18)

 計算が合わないので、最初からやりなおすことにした

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 円錐面をx^2+y^2=R^2zとしてもよいのであるが,母線の傾きを考えて

  x^2+y^2=R^2z^2

とすると,母線はz=±y/Rとなる.

 平面(z=ay+b)の傾きが母線よりと小さい場合(a<1/R),

x=X

y=Y/√(1+a^2)-aZ/√(1+a^2)

z=aY/√(1+a^2)+Z/√(1+a^2)+b

Z=0とすると

y=Y/√(1+a^2)

z=aY/√(1+a^2)+b={aY+b√(1+a^2)}/√(1+a^2)

をx^2+y^2=R^2z^2に代入する.

X^2+1/(1+a^2)・(Y)^2=R^2・1/(1+a^2)・(aY+b√(1+a^2))^2

X^2+1/(1+a^2)・Y^2=R^2/(1+a^2)・(a^2Y^2+2ab√(1+a^2)Y+b^2(1+a^2))

X^2+1/(1+a^2)・{(1-a^2R^2)Y^2-R^2・2ab√(1+a^2)・Y} =b^2R^2

X^2+(1-a^2R^2)/(1+a^2)・{Y^2-R^2・2ab√(1+a^2)/(1-a^2R^2)・Y} =b^2R^2

X^2+(1-a^2R^2)/(1+a^2)・{Y-R^2・ab√(1+a^2)/(1-a^2R^2)}^2 =b^2R^2+(1-a^2R^2)/(1+a^2)・{R^2・ab√(1+a^2)/(1-a^2R^2)}^2

X^2+(1-a^2R^2)/(1+a^2)・{Y-R^2・ab√(1+a^2)/(1-a^2R^2)} =b^2R^2+{R^2・ab}^2/(1-a^2R^2)

={b^2R^2(1-a^2R^2)^2+R^4・a^2b^2}/(1-a^2R^2)=(b^2R^2)/(1-a^2R^2)

X^2/{b^2R^2/(1-a^2R^2)}+(1-a^2R^2)^2/(b^2R^2)(1+a^2)・{Y-R^2・ab(1+a^2)^1/2/(1-a^2R^2)} =1

α=bR/(1-a^2R^2)^1/2,β=bR(1+a^2)^1/2/(1-a^2R^2),γ=R^2・ab(1+a^2)^1/2/(1-a^2R^2)=aβR・・・OK 

訂正

β^2e^2=β^2-α^2=b^2R^2(1+a^2)/(1-a^2R^2)^2-b^2R^2/(1-a^2R^2)=b^2R^2/(1-a^2R^2)^2・{(1+a^2)-(1-a^2R^2)}

=a^2b^2R^2(1+R^2)/(1-a^2R^2)^2

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準線の場合

小球の中心を(0,c),半径をr とする

z=ay+b,z=-y/Rまでの距離はそれぞれr= (b-c)/(1+a^2)^1/2=c/(1+1/R^2)^1/2=cR/(1+R^2)^1/2

b/(1+a^2)^1/2=c{1/(1+a^2)^1/2+R/(1+R^2)^1/2}

b(1+R^2)^1/2=c{(1+R^2)^1/2+R(1+a^2)^1/2}

b(1+R^2)^1/2{(1+R^2)^1/2-R(1+a^2)^1/2}=c{(1+R^2)-R^2(1+a^2)}=c{1-a^2R^2}

b{(1+R^2)-R(1+a^2)^1/2(1+R^2)^1/2}=c{(1+R^2)-R^2(1+a^2)}=c{1-a^2R^2}

c=b{(1+R^2)-R(1+a^2)^1/2(1+R^2)^1/2}/{1-a^2R^2}

c-b=b{R^2(1+a^2)-R(1+a^2)^1/2(1+R^2)^1/2}/{1-a^2R^2}

c-b=bR{R(1+a^2)-(1+a^2)^1/2(1+R^2)^1/2}/{1-a^2R^2}

z=-y/Rとz-c=R・yとの交点は

-y/R=R・y+c

y(R+1/R)=-c

y=-cR/(1+R^2),z=c/(1+R^2),z=-cR^2/(1+R^2)+c=c/(1+R^2)

z=ay+bとz=c/(1+R^2)の交点は

ay=c/(1+R^2)-b

y={c/(1+R^2)-b}/a,z=c/(1+R^2)

Y=y/√(1+a^2)+a(z-b)/√(1+a^2)

Z=-ay/√(1+a^2)+(z-b)/√(1+a^2)=0に代入すると

y+az-ab=y+a(z-b)=(1+a^2)y

Y=(1+a^2)^1/2y/(1+a^2)^1/2

Y=(1+a^2)^1/2{c/(1+R^2)-b}/a

Y=(1+a^2)^1/2{b{(1+R^2)-R(1+a^2)^1/2(1+R^2)^1/2}/{1-a^2R^2}(1+R^2)-b}/a

Y=(1+a^1/2)^1/2{{b{(1+R^2)-R(1+a^2)^1/2(1+R^2)^1/2}-b{1-a^2R^2}(1+R^2)}/a{1-a^2R^2}(1+R^2)

Y=(1+a^1/2)^1/2・b{{{(1+R^2)-R(1+a^2)^1/2(1+R^2)^1/2}-{1-a^2R^2}(1+R^2)}/a{1-a^2R^2}(1+R^2)

Y=(1+a^1/2)^1/2・b{{{1-R(1+a^2)^1/2/(1+R^2)^1/2}-{1-a^2R^2}}/a{1-a^2R^2}

Y=(1+a^1/2)^1/2・b{-R(1+a^2)^1/2/(1+R^2)^1/2}+a^2R^2}}/a{1-a^2R^2}

Y=(1+a^1/2)^1/2・b{-R(1+a^2)^1/2/(1+R^2)^1/2}+a^2R^2}}/a{1-a^2R^2}

Y=(1+a^1/2)^1/2・baR^2}}/{1-a^2R^2}-(1+a^1/2)^1/2・b{R(1+a^2)^1/2/(1+R^2)^1/2}/a{1-a^2R^2}

Y=aβR-b{R(1+a^2)/(1+R^2)^1/2}/a{1-a^2R^2}

β^2/e^2=β^4/β^2e^2=β=b^4R^4(1+a^2)^2/(1-a^2R^2)^4・(1-a^2R^2)^2/a^2b^2R^2(1+R^2)

=b^4R^4(1+a^2)^2/(1-a^2R^2)^2/a^2b^2R^2(1+R^2)

=b^2R^2(1+a^2)^2/(1-a^2R^2)^2/a^2(1+R^2)

β/e=bR(1+a^2)/(1-a^2R^2)/a(1+R^2)^1/2

Y=aβR-β/e

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離心率の定義の間違いがなかったら、簡単にできていたはずである。やれやれ

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