レムニスケート積分


 


レムニスケートとは、極座標で


  


と表される曲線のことである。


デカルト直交座標でこの曲線を表すと、


  


である。


 


このレムニスケートの弧の長さを求めることにする。


 


線素をdsとすると、


  


である。


r=f(θ)で表される極座標の場合、


  


なので、


  


となるので、


  


となる。


 


r²=2a²cos2aだから、


  


したがって、弧の長さは


  


になる。


ここで、t=tanθとおき、


  


よって、レムニスケートの一周の長さLをとすると、


  


になる。


 


2a=1のとき、


  


になる。


つまり、


  


と広義積分は、レムニスケートr²=cos2θの一周の長さ(全周の長さ?)の1/4ということになる。


 


さてさて、(1)式のθの範囲は、0≦θ≦π/4なので、


  


とおくと、0≦φ≦π/2において


  


となり、(1)は


  


この右辺の積分はヤコビの楕円積分


したがって、


  


となり、レムニスケートr²=2a²cos2θの一周の長さ(全周の長さ?)は


  


になるというわけ。


 


まぁ、これはハッキリ言って愚痴なんですが、


  


をレムニスケートと呼ぶ場合もある。


無用な混乱の原因になるから、定義を統一してもらいたいものである。