Циссоида Диокла — плоская алгебраическая кривая третьего порядка. В декартовой системе координат, где ось абсцисс направлена по , а ось ординат по , на отрезке , как на диаметре строится вспомогательная окружность. В точке проводится касательная . Из точки проводится произвольная прямая , которая пересекает окружность в точке и касательную в точке . От точки , в направлении точки , откладывается отрезок , длина которого равна длине отрезка . При вращении линии вокруг точки , точка описывает линию, которая называется Циссоида Диокла. Две ветви этой линии на рис. 1 показаны синим и красным цветами.
Уравнения
Уравнение циссоиды в прямоугольной системе координат записывается так:
Уравнение циссоиды в полярной системе координат:
Иногда уравнение циссоиды в полярной системе координат записывают так:
Параметрическое уравнение циссоиды:
где .
История
Впервые циссоиду исследовал греческий математик Диокл во II веке до н. э. Диокл строил кривую так: находится точка , которая расположена на вспомогательной окружности симметрично точке ; ось симметрии — диаметр . Из точки проводится перпендикуляр к оси абсцисс. Точка , принадлежащая циссоиде, находится на пересечении этого перпендикуляра и прямой . Этим методом Диокл построил только кривую внутри вспомогательной окружности. Если эту часть циссоиды () замкнуть дугой окружности , то получается фигура, напоминающая своей формой лист плюща. По-гречески плющ — («киссос»), от чего и произошло название кривой — «Циссоида».
В современном виде циссоиду воспроизвел французский математик Жиль Роберваль в 1640 году. Позднее циссоиду также исследовал голландский математик Слюз.
Свойства Циссоида симметрична относительно оси абсцисс. Циссоида пересекает вспомогательную окружность в точках и , которые принадлежат диаметру этой окружности. Циссоида имеет один касп и асимптоту , уравнение которой: , где — радиус вспомогательной окружности. Циссоида является эвольвентой параболы с каспом в вершине параболы. При этом директриса параболы является асимптотой циссоиды.
Площадь между циссоидой и асимптотой Эта площадь равна:
Объём тела вращения Объём () тела, образованного при вращении ветви вокруг оси абсцисс, рассчитывается так:
Если , то , то есть .
Примечания
Литература
Brieskorn E., Knörrer H. Ebene algebraische Kurven. Basel: Birkhäuser, 1981. 721 p.
Категория:Алгебраические кривые