曲線上を動く点に連結されたロッドの先端の軌跡

 しばらく解析幾何的な頭の体操をしてなかったので、ひさびさに数理系のニューロンを揉んでみた。

 例えば、楕円上の一点が周をくるりと回る。そこから長さ固定(=l)の線分(ロッド)が伸びていて、原点を通るようにする。その線分の先端はどのような軌跡を通るか。これが思いついたお題である。
 楕円を{u,v}で表しておくと先端の座標解はこうなるのだろう。

 楕円{2cosθ+2、sinθ}として、l=5とした例ではこんな軌跡となる。紫色の曲線である。

この紫色の曲線は下式になるのは簡単に示せる。


 線分がどのように運動するかをストロボ的に表示してみる。


 これを重ねてみた。

ステロイドでのケースを示しておく。

という媒介変数表示を元にしている。a=1、l=3での、原点を通るという条件でのボウの先端の軌跡である。

 新味はないけれども、いろんな曲線で試してみるのは楽しいかもしれない。