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無名関数で🌸花を描いてみる

Last updated at Posted at 2023-12-12

・ 自分で関数(式)を作る
・ 極座標と直交座標
・ ベルヌーイのスケート曲線

ベルヌーイのスケート曲線

スケート曲線の式は、こんな感じです どんな風かはすぐには想像できないですが、

image.png

下のwikipediaのサイトにある動画では、こんな風に双曲線を元に図式化してあります

双曲線の接線(青い太い線)に、原点から接線(赤い太い線)をおろしていき、交差した点がスケート曲線(細い赤い線)になるようです 原点と青い太い線の距離が最も短くなる点ということですね


ベルヌーイのスケート曲線についてはリンクの説明をお読みください

・ ベルヌーイのスケート曲線(日本語)

・ Lemniscate_of_Bernoulli (English)

名前の由来

数学者のヤコブ・ベルヌーイさんの名前がついています ヤコブ・ベルヌーイさんとヨハン・ベルヌーイさんは、兄弟で有名な数学者だそうですが、ベルヌーイさんの家系は、ベルヌーイ試行とベルヌーイ数、ベルヌーイの法則など、たくさんあって何かの時に聞いたことがありますね

描画

さあ、描いてみましょう 手元にMATLABがあるので、それを使ってプロットしています コードは図の後に付けてます 角度(theta)なので t を使って作ります

bernoulli

clear;

t = 0:.0001:pi * 2;

r = @(t) sqrt(cos(2*t) ) ;

figure;
plot(r(t).*cos(t), r(t).*sin(t), '.');
axis equal;
axis off;

少し変形して花のバリエーションを作ってみました 

「スケート曲線」なので、ほんとは角度を狭めて ∞ (無限のマーク)のとこだけ描くものなのかもしれませんが、360° ( 2 × π )にしたら四葉のクローバー型になりました


original

clear;

t = 0:.0001:pi * 2;

func = @(t) sqrt(cos(2*t) ) ;

rsqared = func(t);

r = sqrt(rsqared);

figure;
plot(r.*cos(t), r.*sin(t), '.');
axis equal;
axis off;

abs(absolute)をひとつ入れると花弁が同じ大きさに
なお、デフォルトで、sqrtから先の計算には複素数の変数が使われてます

version2

clear;

t = 0:.0001:pi * 2;

func = @(t) sqrt(cos(2*t) ) ;

rsqared = func(t);

r = sqrt(abs(rsqared));

figure;
plot(r.*cos(t), r.*sin(t), '.');
axis equal;
axis off;

45° 回転した場合 cos => sin に変えるとこんな風に回転します

rotated

clear;

t = 0:.0001:pi * 2;

func = @(t) sqrt(sin(2*t) ) ;

rsqared = func(t);

r = sqrt(rsqared);

figure;
plot(r.*cos(t), r.*sin(t), '.');
axis equal;
axis off;

originalをもとに、菊の花にしてみました(季節柄)

chrysanthemum
clear;

t = 0:.0001:pi * 8;

func = @(t) sqrt(cos(2*t) ) ;

rsqared = func(t);

r = sqrt(rsqared);

figure;
plot(r.*cos(t/4), r.*sin(t/4), '.');
axis equal;
axis off;


クリスマスまでには、これを利用して立体のモミの木を作ってみる予定です



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