สโตรฟอยด์

ในทางเรขาคณิต เส้น สโทรฟอยด์ (strophoid)คือโค้งที่สร้างขึ้นจากเส้นโค้งC ที่กำหนดให้ และจุดA ( จุดคงที่ ) และO ( จุดขั้ว ) ดังนี้: ให้Lเป็นเส้น ตรงแปรผัน ที่ผ่านOและตัดกับCที่Kให้P₁และP₂เป็นจุดสองจุดบนLที่มีระยะห่างจากK เท่ากับระยะห่างจาก A ถึง K (นั่นคือ KP₁ = KP₂ AK ) ตำแหน่งของจุด P₁ P₂ดังจะเป็นเส้นสโทรฟของCเทียบกับจุดขั้วOและจุดคงที่Aโปรดสังเกตว่าAP₁ และ AP₂ ฉากกันในการสร้าง
ในกรณีพิเศษที่Cเป็นเส้น ตรง Aอยู่บนCและOไม่อยู่บนCเส้นโค้งนั้นเรียกว่าเส้นโค้งสโทรฟอยด์เฉียง (oblique strophoid ) ถ้านอกจากนี้OAตั้งฉากกับCเส้นโค้งนั้นเรียกว่าเส้นโค้งสโทรฟอยด์ขวา (right strophoid ) หรือเรียกสั้น ๆ ว่า สโทรฟอยด์ ( strophoid ) โดยผู้เขียนบางคน เส้นโค้งสโทรฟอยด์ขวาเรียกอีกอย่างว่าเส้นโค้งโลโกไซคลิก (logocyclic curve ) หรือเส้นโค้งโฟลิเอต (foliate curve )
สมการ
พิกัดเชิงขั้ว
ให้เส้นโค้งCกำหนดโดย โดยที่จุดกำเนิดคือOให้Aเป็นจุด( a , b )ถ้าเป็นจุดบนเส้นโค้ง ระยะทางจากKถึงAคือ
จุดต่างๆ บนเส้นตรงOKมีมุมเชิงขั้วθและจุดที่อยู่ห่างจากK เป็นระยะ dบนเส้นตรงนี้จะอยู่ห่างจากจุดกำเนิดเป็นระยะ ดังนั้น สมการของสโทรฟอยด์จึงกำหนดโดย
พิกัดคาร์ทีเซียน
ให้Cกำหนดโดยพาราเมตริก( x ( t ), y ( t ))ให้Aเป็นจุด( a , b )และให้Oเป็นจุด( p , q )จากนั้น โดยการประยุกต์ใช้สูตรเชิงขั้วโดยตรง สโตรฟอยด์จะกำหนดโดยพาราเมตริกดังนี้:
ที่ไหน
สูตรขั้วทางเลือก
สูตรที่กล่าวมาข้างต้นมีความซับซ้อน จึงจำกัดประโยชน์ในการใช้งานในบางกรณี อย่างไรก็ตาม มีสูตรอีกรูปแบบหนึ่งซึ่งบางครั้งอาจใช้งานง่ายกว่า โดยเฉพาะอย่างยิ่งในกรณีที่Cเป็นเซกทริกซ์ของแมคลาอรินที่มีขั้วOและA
ให้Oเป็นจุดกำเนิด และAเป็นจุด( a , 0)ให้Kเป็นจุดบนเส้นโค้งθคือมุมระหว่างOKกับ แกน xและ คือ มุมระหว่างAKกับ แกน xสมมติว่า สามารถกำหนดได้ในรูปฟังก์ชันของθเช่นให้ψเป็นมุมที่Kดังนั้นเราสามารถหาค่าrในรูปของl ได้ โดยใช้กฎของไซน์เนื่องจาก
ให้P และP เป็นจุดบนOKที่อยู่ห่างจากK เป็นระยะ AKโดยกำหนดหมายเลขให้และ△ P KAเป็นสามเหลี่ยมหน้าจั่วที่มีมุมยอดψดังนั้นมุมที่เหลือ และ คือมุมระหว่างAPกับ แกน xคือ
ด้วยเหตุผลที่คล้ายกัน หรือเพียงแค่ใช้ข้อเท็จจริงที่ว่าAPและAPตั้งฉากกัน มุมระหว่างAPกับ แกน xก็คือ
สมการเชิงขั้วสำหรับสโทรฟอยด์สามารถหาได้จากl และl จากสูตรข้างต้น:
Cคือเซกทริกซ์ของแมคลาลินที่มีขั้วOและAเมื่อlอยู่ในรูปแบบนั้น ในกรณีนั้นl และl จะมีรูปแบบเดียวกัน ดังนั้นสโทรฟอยด์จึงเป็นเซกทริกซ์ของแมคลาลินอีกอันหนึ่งหรือเป็นคู่ของเส้นโค้งดังกล่าว ในกรณีนี้ยังมีสมการเชิงขั้วแบบง่ายสำหรับสมการเชิงขั้วหากจุดกำเนิดถูกเลื่อนไปทางขวาเป็นระยะa
กรณีเฉพาะ
เส้นสโตรฟอยด์สามารถแสดงได้จริง ๆ ในรูปของลูกบาศก์เอกลักษณ์ในระนาบเชิงฉาย
สโตรฟอยด์เฉียง
ให้Cเป็นเส้นตรงที่ผ่านAแล้ว ในสัญลักษณ์ที่ใช้ข้างต้นโดยที่αเป็นค่าคงที่ ดังนั้นและสมการเชิงขั้วของสโทรฟอยด์ที่ได้ ซึ่งเรียกว่าสโทรฟอยด์เฉียง โดยมีจุดกำเนิดอยู่ที่Oคือ
และ
ตรวจสอบได้ง่ายๆ ว่าสมการเหล่านี้อธิบายถึงเส้นโค้งเดียวกัน
การย้ายจุดกำเนิดไปที่A (ดูSectrix ของ Maclaurin อีกครั้ง ) และการแทนที่−aด้วยaจะได้ผลลัพธ์ดังนี้
และการหมุนนั้นก่อให้เกิดผลลัพธ์ที่แตกต่างกันออกไป
ในระบบพิกัดสี่เหลี่ยม เมื่อมีการเปลี่ยนแปลงค่าพารามิเตอร์คงที่ จะได้ดังนี้
นี่คือเส้นโค้งลูกบาศก์ และจากการแสดงในระบบพิกัดเชิงขั้ว เส้นโค้งนี้เป็นเส้นโค้งตรรกยะ มีจุดตัดแกน y ที่(0, 0)และเส้นตรงy = bเป็นเส้นกำกับ
กระดูกสตโรฟอยด์ด้านขวา

การใส่เข้าไป
ให้
นี่เรียกว่าเส้นโค้งสตรอฟอยด์ด้านขวาและสอดคล้องกับกรณีที่Cคือ แกน y , Aคือจุดกำเนิด และOคือจุด( a , 0 )
สม การ คาร์ทีเซียนคือ
เส้นโค้งมีลักษณะคล้ายกับFolium ของ Descartes [ 1 ]และเส้นx = – aเป็นเส้นกำกับของสองสาขา เส้นโค้งมีเส้นกำกับอีกสองเส้นในระนาบที่มีพิกัดเชิงซ้อน ซึ่งกำหนดโดย
เส้นโค้งนี้ผ่านจุดวงกลมสองจุดที่ระยะอนันต์และเป็นกรณีพิเศษของลูกบาศก์แวนรีส์แบบวงกลมที่มีจุดโฟกัส
วงกลม
ให้Cเป็นวงกลมที่ผ่านOและAโดยที่Oคือจุดกำเนิด และAคือจุด( a , 0)ในสัญลักษณ์ที่ใช้ข้างต้น โดยที่เป็นค่าคงที่ ดังนั้นและสมการเชิงขั้วของสโทรฟอยด์ที่ได้ ซึ่งเรียกว่าสโทรฟอยด์เฉียง โดยมีจุดกำเนิดอยู่ที่Oคือ
และ
นี่คือสมการของวงกลมสองวงที่ผ่านจุดOและAและทำมุมกับจุดC ที่จุดเหล่านั้น