垂足曲线
垂足曲线
垂足曲线(pedal curve)是一种平面曲线,即由一已知曲线所产生的另一曲线。给定一条曲线C和一个定点O,从点O向曲线C的任一条切线作垂线,垂足M的轨迹S称为曲线C关于O点的垂足曲线。反过来,C称为曲线S关于O点的反垂足曲线。例如,抛物线关于焦点的垂足曲线是直线,椭圆和双曲线关于焦点的垂足曲线都是圆,等边双曲线关于中心的垂足曲线是双纽线。
内容简介
在平面内,过定点O向曲线的切线作垂线,其垂足的轨迹就叫做曲线关于点O的垂足曲线。例如,圆关于任意点的垂足曲线是蜗线;抛物线关于其焦点的垂足曲线是直线;等轴双曲线关于其中心的垂足曲线是双纽线。曲线对于其垂足曲线叫做反垂足曲线。
详细介绍
我们称定点对曲线C上各点切线作垂线的垂足所形成的曲线,为曲线C对点的垂足曲线,而称曲线C为曲线的反垂足曲线。如图1所示。
若设点的坐标为,曲线C的方程
则其上任一点的切线方程为过点与此切线垂直的直线方程为
垂足为方程(2)和(3) 所示直线的交点。当t连续变化时,方程(2)和(3)的联立解即为垂足曲线的方程。即:
反垂足曲线是垂足曲线上点与连线(径向线) 的垂线族的包络。现在极坐标系下由已知垂足曲线的方程
推导反垂足曲线C的方程。为便于分析起见,现约定方程:(4)为取为极点,极轴为图2中的特定条件下的表达式。见图2,极径的垂线的方程为
这是单参数的直线族。C为其包络则必须满足
于是联立式(5)、(6)两式,可得反垂足曲线C的方程
由上式可知还可以推出曲线C的曲率半径为
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