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任意の2次曲線を極方程式、媒介変数表示に変形する

任意の直交座標 (x, y) で書かれた方程式は、以下の方法で、極方程式、媒介変数表示に変形することが出来ます。(r について解けない場合はゴメンナサイ🙇)

 

数学Ⅲの教科書には載っていますが、Mathematica等の数式処理を用いると簡単に解けます。

概要☟

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2次曲線を極方程式・媒介変数表示に.nb
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コメント: 4
  • #1

    math (水曜日, 25 11月 2020 21:45)

    (*  極座標表現 拝見致しました.
           ただ
      「直行」と 板書擦る と
     學羞者 が 「直行ってさ!」と 周囲を見渡す..
     あっ 間違えたと「直交」と 記し 訂正すると
       「やっぱ 交わるって さ!」と 肯う...*)
       
     (* 例示された 双曲線 C; 64 x^2-200 x y+292 x+64 y^2-364 y-59==0 の 主軸 を
     制約条件 C の下で (3/2+x)^2+(-(1/2)+y)^2の最小値を[例えば世界の人々が愛用する
    In mathematical optimization, the method of Lagrange multipliers is a strategy for finding the local maxima and minima of a function subject to equality constraints (i.e., subject to the condition that one or more equations have to be satisfied exactly by the chosen values of the variables).
     で求め、[漸近線も添え]明示したものが ↓です;*)  
      {\!\(TraditionalForm\`64\
    \*SuperscriptBox[\(x\), \(2\)] - 200\ x\ y + 292\ x + 64\
    \*SuperscriptBox[\(y\), \(2\)] - 364\ y - 59 ==
    0\), (x - (-3/2))^2 + (y - 1/2)^2 ==
    9/4, \!\(TraditionalForm\`\(\(\[IndentingNewLine]\)\(\(\
    TraditionalForm\`\(\(\[IndentingNewLine]\)\(\(-
    \*FractionBox[\(1\), \(16\)]\)\ \((32\ x + \((6\
    \*SqrtBox[\(41\)] - 50)\)\ y - 3\
    \*SqrtBox[\(41\)] + 73)\)*\((\(-\(32\ x\)\) + \((50 + 6\
    \*SqrtBox[\(41\)])\)\ y - 3\
    \*SqrtBox[\(41\)] - 73)\)\)\)\) ==
    0\)\)\), (3/2 + x)^2 + (-(1/2) + y)^2 == 9/
    4, -Sqrt[2] - Sqrt[2] x - Sqrt[2] y ==
    0, ({3/4 (-2 - Sqrt[2]),
    1/4 (2 + 3 Sqrt[2])} - {(-(3/2)), (1/2)}).{x - ((-(3/2))),
    y - (1/2)} == 0}
    ContourPlot[{f[x, y] == 0, (x - (-3/2))^2 + (y - 1/2)^2 ==
    9/4, \!\(TraditionalForm\`\(\(\[IndentingNewLine]\)\(\(\
    TraditionalForm\`\(\(\[IndentingNewLine]\)\(\(-
    \*FractionBox[\(1\), \(16\)]\)\ \((32\ x + \((6\
    \*SqrtBox[\(41\)] - 50)\)\ y - 3\
    \*SqrtBox[\(41\)] + 73)\)*\((\(-\(32\ x\)\) + \((50 + 6\
    \*SqrtBox[\(41\)])\)\ y - 3\
    \*SqrtBox[\(41\)] - 73)\)\)\)\) ==
    0\)\)\), (3/2 + x)^2 + (-(1/2) + y)^2 == 9/
    4, -Sqrt[2] - Sqrt[2] x - Sqrt[2] y ==
    0, ({3/4 (-2 - Sqrt[2]),
    1/4 (2 + 3 Sqrt[2])} - {(-(3/2)), (1/2)}).{x - ((-(3/2))),
    y - (1/2)} == 0}, {x, -7, 6}, {y, -6, 6}, PlotPoints -> 200,
    AspectRatio -> Automatic,
    GridLines -> Automatic, Axes -> True(*,Frame->False*)]

    (*再び 問題提起;*)
    (*非線型写像;F(x,y)=
    ((-128 x+200 y-292)/(128 x^2-400 x y+292 x+128 y^2-364 y),(200 x-128 y+364)/(128 x^2-400 x y+292 x+128 y^2-364 y))
    に よる Cの像 F(C)を 
    真に多様な発想達(イ)(ロ)(ハ)....で求め;

    F(C) が 双曲線なら 漸近線のない双曲線なんて 
    等等 多方面から 調査願います;*)

     

  • #2

    小林 (金曜日, 27 11月 2020 07:19)

    math様
    ご指摘ありがとうございます。
    pdf も間違っているので、無意識にやっていたのだと思います。pdfやファイルは、またやり替えます。

    最小値問題、わかりやすいグラフィックによる解説ありがとうございます。
    数値を調整すれば、数学Ⅲの問題になりそうです。

    先日紹介いただいた、2重接線のHPとても興味深く拝見いたしました。
    知らないコマンドばかりでしたが、Map関数などが駆使してあり、
    プログラム的にも参考になります。

  • #3

    math (木曜日, 03 12月 2020 12:15)

    > 2次曲線から抜け出せません。
    非線型写像 F[x, y] = {(y - 3 x^2)/(3 x^3 - 2 x y + 3 y^3), (x - 3 y^2)/(
    3 x^3 - 2 x y + 3 y^3)} による

    C;^3 + y^3 - x*y - 1 = 0 [2 次曲線KARA抜け出し] の像を多様な発想で求めて下さい;

    獲た F(C) の 特異点から C の漸近線 達が 容易に獲られることを 確認願います;

  • #4

    math (金曜日, 04 12月 2020 07:14)

    C;^3 + y^3 - x*y - 1 = 0;脱字で
    C;x^3 + y^3 - x*y - 1 = 0