心臓形(Cardioid)はこうして描かれる

極座標は、原点からの距離 r と角度θ(ラジアン)で表される。
極方程式 r=a(1+cosθ) で描かれる図形は心臓形(カージオイド)と呼ばれている。
この場合の a は下記の説明における、2つの円の直径にあたる。
では、これがどのようにして描かれるのか、見てみることにしよう。

2つの円があり、どちらも半径を1とする。
1つは中心が(1,0)にあり、固定されている。(青い円
もう一つの円は、最初は中心が(3,0)にあるが、固定されている円の外側を転がしていく。(緑の円
両方の円の円周はともに2π だから、外側の円は内側の円の周りをちょうど1周するともとの状態に戻る。
このとき、外側の円の周上に点Pをとり、最初は(4,0)に設定する。
点Pは外側の円が転がるのに合わせて動き、その軌跡(通ったところ)をたどると画面の赤線のようになる。
この曲線(点Pの軌跡)が心臓形(カージオイド)と呼ばれていて、極方程式は r=2(1+cosθ) となる。

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