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契尔恩豪森三次曲线


TschirnhausenCubic

契尔恩豪森三次曲线是由极坐标方程给出的平面曲线

 r=asec^3(1/3theta).
(1)

theta=3tan^(-1)t 得到参数方程

x=a(1-3t^2)
(2)
y=at(3-t^2)
(3)

x=3a(t^2-3)
(4)
y=at(t^2-3).
(5)

(Lawrence 1972, p. 88).

从上述方程中消去 t 得到笛卡尔方程

27ay^2=(a-x)(x+8a)^2
(6)
27ay^2=x^2(x+9a)
(7)

(Lawrence 1972, p. 88).

该曲线也称为卡塔兰三等分角曲线和洛必达三次曲线。契尔恩豪森三次曲线这个名称是在 R. C. 阿奇博尔德 1900 年尝试对曲线进行分类的论文中给出的 (MacTutor Archive)。

TschirnhausenCubicLoop

该曲线有一个环,如上图所示,对应于上述参数化中的 t in [-sqrt(3),sqrt(3)]。环的面积由下式给出

A=1/2int(xy^'-yx^')dt
(8)
=1/2a^2int_(-sqrt(3))^(sqrt(3))3(1+t^2)^2dt
(9)
=a^2int_0^(sqrt(3))3(1+t^2)^2dt
(10)
=(72)/5a^2sqrt(3),
(11)

(Lawrence 1972, p. 89).

在第一个参数化中,弧长曲率切线角作为 t 的函数为

s(t)=at(3+t^2)
(12)
kappa(t)=2/(3a(1+t^2)^2)
(13)
phi(t)=2tan^(-1)t.
(14)

该曲线在 (-8a,0) 处,在方程 (◇) 和 (◇) 的参数化中,有一个普通二重点

契尔恩豪森三次曲线是抛物线相对于焦点负垂足曲线,也是抛物线相对于垂直于对称轴的无穷远点的反射包络线


另请参阅

德斯吕兹蚌线, 尼科米德斯蚌线, 鱼曲线, 马克劳林三等分角曲线, 右斜颈曲线, 斜颈曲线, 契尔恩豪森三次曲线反射包络线, 契尔恩豪森三次曲线垂足曲线

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参考文献

Lawrence, J. D. 特殊平面曲线目录。 New York: Dover, pp. 87-90, 1972.Loy, J. "角的等分。" http://www.jimloy.com/geometry/trisect.htm#curves.MacTutor History of Mathematics Archive. "契尔恩豪森三次曲线。" http://www-groups.dcs.st-and.ac.uk/~history/Curves/Tschirnhaus.html.

请引用为

Eric W. Weisstein "契尔恩豪森三次曲线。" 来自 MathWorld--Wolfram Web 资源。 https://mathworld.net.cn/TschirnhausenCubic.html

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