カッシーニの卵形にふれる

 曲線で楕円とならんで人気があるのは「カッシーニの卵形」だと思う(本当?)
極座標表示ではこんな式だ。

h=1.35での形状。

 h=1だとレムニスケートになる。今回は卵形のほうが興味がある。

曲率の式を出してみた(曲率の二乗)


これでは数式処理ソフトがなければ誰も手をつけないであろう。


θが0とπのときの時の値が等しいとするとこんな式になる。

簡約化すると

 11次方程式だが簡単な解が二つある。残りの9個はなんだか複素数くさい。

はじめの数値は負だ。二番目のhで議論を進めるとしよう。

曲率の二乗のθによる変化(紫が90度位相が進んだ式)

確かにpi/2でクロスしている。

参考にθだけ傾いた卵形の式を出しておく。

これは、焦点を傾けてさらにXY軸を傾けないと出せないことを注意しておく。

 それぞれ、こんな形状になる。

 さてさて、本題はなにか、なのだけれど、回転とかかわりがある。
お互いに90度ずらして同じ角速度で回転しだしたら「かみ合う」か?

 その前にカッシーニの卵形の定義をおさらいする必要がありそうだ。


【参考】
 今回の複素数と図形のネタは山下純一の隠れた名著をベースにしている。

数学への旅〈1〉方程式と対称性

数学への旅〈1〉方程式と対称性