円の垂足曲線:リマソン&カージオイド

中心(1,0)半径1の円周上の点Pにおける接線に,定点Aから下ろした垂線の足をQとして,Pが円周上を動くときのQの軌跡Cを描きます.
初期設定では a=0,つまりAは原点となっています.θが変化するときのCは,形を見ればお分かりの通り(?),「外&内サイクロイド」(a=+1のとき)と同一な曲線:「カージオイド」です.
次に,a を 0<a<1 を満たす値,たとえば「+0.3」あたりにしてみてください.Cは,「カージオイド」と違って原点Oのところで“尖った”形状ではなくなりましたね.この曲線を「リマソン」といいます.(より正確に述べると,カージオイドはリマソンの特殊な場合とみなします.)
a を a<0 を満たす値,たとえば「-0.5」あたりに設定すると,Cは“ループ”を作り,やや複雑な形になりますね.これもやはり「リマソン」です.

なお,Aを極とし,x軸の正の向きを始線とする極座標において,Cの極方程式は r=1+(1-a)cos θ となります.(カージオイドの場合は r=1+cos θ.)

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