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曲線・曲面の多項式コミュのきれいな・面白い曲線や曲面

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きれいだと思う、あるいは面白い曲線や曲面の、
式や図などを紹介ください。

コミュニティに訪れた人が他の人にも紹介したくなるような
感じのがあれば是非。

(式が多項式にならない超越曲線でもOK。)

コメント(105)

10番の文と,63番の文の曲面との類似で、
図のような6次曲面があったのでご紹介します。(名付けて「多面体シリーズ」です。)

定義式は
-4(x^2-p^2y^2)(y^2-p^2z^2)(z^2-p^2x^2)+(1+2p) * (x^2+y^2+z^2-w^2)^2 *w^2=0
(p=1/((sqrt(5)+1)/2),w=1)

です。

式については以下のWebページを参考にしました。
Wolfram MathWorld
http://mathworld.wolfram.com/BarthSextic.html

準正多面体の面を膨らませたような似たような代数曲面が
同様にいくつかある思います。
(実際、例えば10次曲面にも同じようなケースがあります。)

興味がございましたら探求してみてください。
そして、投稿していただければありがたいです。
まだ手にとって見てないですが、
去年こんな本が出版されていることを知りました。
目次を見るかぎり、歴史的な話が体系だっていてよさげですね。

曲線の事典−性質・歴史・作図法−
(ISBN978-4-320-01907-2)
礒田正美・Maria G. Bartolini Bussi 編
田端 毅・讃岐 勝・礒田正美 著
B5,328頁,3800円
http://www.kyoritsu-pub.co.jp/kinkan/shosai/kin01907-2.html
ご紹介有難うございます。
曲線の図が多い事典や図集は、数学の題材としてだけでなく
様々な分野において作品を作るヒントにもなるのではと思います。

今後もご紹介をいただけたらと思います。
代数曲線を使ってフラクタルアートのようなものを考えてみました。

作り方は、
複素平面の各点を出発点とし、
2変数多項式f(x,y)について
何回の反復でf(Re(z),Im(z))の値が<0になったかによって
別々の色になるようにしています。

反復式は左から順に

(1) z_{n+1} = 0.4 * z_n^2
(2) z_{n+1} = 0.195 * z_n^2
(3) z_{n+1} = 0.2 * (z_n^5 - 0.1 + 0.2i )

です。いろいろな曲線で試し、曲線アートを作ってみてはいかがでしょうか。
どんな図が出てくるかが毎回楽しみになることでしょう。
折角ですので、70番の方法によりもう少し例を作ってみました。

今度の場合は、3つとも同じ反復式を使いました。

z_{n+1} = c * z * sin( (z_n + f )/( d * z_n ) )
c = 0.8 , d = 0.1 , f = 1.8

です。

これらは、拡大すると元のものと似た形が至る所に現れました。
最初の3つとは異なる感じの、カオスの性質をもつもののようですが、
この手の図を引き出す反復式は、他にもいろいろあるはずです。

多項式については省略しますが、ハート形は、9番の文のものです。
2変数多項式に限らず、2変数の関数であればよいので、
遊び心でいろんな絵が同様にできることでしょう。
東京大学の数理科学研究科棟における模型の展示
http://www.ms.u-tokyo.ac.jp/~kohno/models/history.html
アルミの削りだしによるClebsch曲面
10年前にお手伝いさえていただいたものがバージョンアップしていてすごい
ガウス曲率一定の円柱面について
http://www.rs.kagu.tus.ac.jp/~koike/2010kiroku-kobayashi.pdf
MSRIのCMCページ
http://www.msri.org/publications/sgp/jim/geom/level/mixtures/index.html

CMCではないですが、簡単に記述できるLevel surfaceというのもおもそろう
http://www.msri.org/publications/sgp/jim/geom/level/index.html
ガラスブロック内にレーザー加工で曲面を彫刻したもの
https://www.vismath.eu/en/3d-models
CurveBankというサイト
http://curvebank.calstatela.edu/home/home.htm
イタリアの作家Bruno Munariの曲面

http://www.munart.org/index.php?p=13
ほお

CGCとCMCですか
http://www.math.sci.hiroshima-u.ac.jp/~tamaru/files/06takahara.pdf

わたしはアートするような段階に至るのはずいぶん遠いですが、まず一歩からと思い、上のPDFを読ませてもらいました
わたしが関心を持っている理論物理学では、使う数学が抽象的でイメージが難しいです

The Sientific Graphics Project
http://www.msri.org/publications/sgp/SGP/index.html
教えていただいたこのリンクのGeometryは参考になりそう

ありがとうございます
>http://www.math.sci.hiroshima-u.ac.jp/~tamaru/files/06takahara.pdf

ガウス曲率一定曲面からある一定距離だけ平行曲面をとると平均曲率一
定曲面が得られ,逆に平均曲率一定曲面からある一定距離だけ平行曲面をと
るとガウス曲率一定曲面が得られるという定理

↑これはおもしろい!
うーんたらーっ(汗)

2.順問題・逆問題
http://www.kurims.kyoto-u.ac.jp/~kyodo/kokyuroku/contents/pdf/1700-04.pdf

そのような関係性を持った変換”も”可能性は保証されるってことでしょうか
古い記事ですが、
「トヨタのデザイン部では、ボディの造形を構成する曲面の研究に力を入れています。曲面といえば貝殻など自然界で形成されたものがまず思い浮かびますが、iQでは数学の世界から生み出された数理曲面を積極的に使いました」
http://response.jp/article/2008/10/22/115408.html
コーヒーカップのコースティクス現象
http://www9.plala.or.jp/caus/kenron01.pdf
一番気持ち悪いグラフ作ったやつが優勝
http://togetter.com/li/945534

https://twitter.com/forte1st/status/704308244215255040/photo/1
http://origami.asablo.jp/blog/2015/10/05/7827637
前川淳さんのカージオイド

 ほおぅ

こんなふうに、カージオイドが自然に描かれるんですねえ

まあ自然と言っても

円筒や、平らな机、斜めの切り口、照明光

人工的な工作物によるコラボレーションではありますけど
物理現象として想定される光線なるもの(光子の軌跡、経路)を、包絡線とみて数学的に計算すると、カージオイド(光源の種類や配置などの条件によってはネフロイドにもなるのかな?)が得られる

あるひとつの特定方向からの平行光線が円筒内面で反射し、机の表面で拡散するとき
その拡散点(輝きの点)の集まりが、机の表面上でカージオイド曲線を描いている
日常にひそむ数理曲線
http://euphrates.jp/1849115
http://curvebank.calstatela.edu/index/index.htm
Curve Bank
ありがとうございます

このメビウス帯のGIFはおもしろいですねえ
http://curvebank.calstatela.edu/moebius2/moebius2.htm

ちなみに車輪のサイクロイドは当たり前すぎて、インパクトにかけるかもですw
もちろんサイクロイドは力学で重要な曲線で、カージオイドとも密接に関係するんですけどね

動的な図形は、物理的な時間の作用する運動のようなことであり、数学と物理の融合する何か、を彷彿とさせてくれますよ
加速膨張する宇宙の中で運動する天体系を妄想しました
MO-Labsによる曲面 Clebsh diagonal surfaceもあり
http://blog.mo-labs.com/
CurvebankではサイクロイドはBrachistochrone(最速降下曲線)のところでもでてきますね。
http://curvebank.calstatela.edu/brach88/brach88.htm

ちょうどガリレオ美術館にあるSpighiモデルをしらべていました。
https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Discesa_brachistocrona_di_francesco_spighi_(firenze_1650-1700)_e_piano_inclinato_(firenze_XIX_sec.).JPG

数学体験館にも「サイクロイド滑り台」というのがありますね。
https://oae.tus.ac.jp/mse/taikenkan/floor/

スケートボードのハーフパイプのコートにもどう!?ともおもいますが
全体としては違う曲線になっているようですね
http://performamagazine.tumblr.com/post/27356238792/free-ride-the-art-and-science-of-skateboarding
http://www.mathcurve.com/courbes2d/brachistochrone/brachistochrone.shtml
いろんな数学・物理実験系があって地味だがおもしろい
http://www.physique.upmc.fr/contributor/resources/download/ufr925/ressources_pedagogiques/Ressources/Collection/fiches-manips_2013.pdf
>スケートボードのハーフパイプのコートにもどう!?

ブランコやスケボーで、位置エネルギーの収支を超えてどんどん高く上がっていけるのは、体の重心の移動によって、運動方向に寄与しないはずの自重の垂直抗力を運動方向に加算しているからです
最速経路でもジェットコースターがポテンシャルエネルギーを超えた高さに到達することはない
つまり、高く上がることに関しては、最速の運動かどうかはあまり関係ないと思いますね

なので、わたしは
スケートボードのハーフパイプのコートでは
場所を取らない形であるとか、あるいは、いかにも急降下(垂直落下)の形という理由から
円弧のほうが
選手にはいきなり高所から垂直落下するような急激な加速感を、観客にも危険演技だぞっていうインパクトを、与えられるかと思います
お正月に遊園地でむすめの大好きなコーヒーカップをながめがら
あーとおもったら、こういうページがありました。

コーヒーカップの描く軌跡
http://izumi-math.jp/M_Sanae/mery/mery.htm
72の説明
http://mathsoc.jp/outreach/2009haru/kohno.pdf
双曲線の観察
https://twitter.com/jmitani/status/823123118877122560
72の別資料
http://mathsoc.jp/publication/tushin/1402/1402kohno.pdf
3Dプリンターでこういう図形が作れないのかなあ
数式入れたら、任意の複雑な曲面が作成できるみたいな
Cardioid in coffee mug?
https://math.stackexchange.com/questions/1550259/cardioid-in-coffee-mug
光学ではcaustic or caustic networkと呼ぶんですね。
https://en.wikipedia.org/wiki/Caustic_(optics)
cardioidをpovrayでレンダリング
http://www.antoniosiber.org/bruno_pauns_caustic_en.html
http://sky.geocities.jp/lite_and_seen_lite/gaihen_hello_7.html
外部変形でいこう(曲線の覚書)
https://togetter.com/li/1112165
一体なぜ?ハスの葉にできた影がきれいな幾何学模様になってる謎→リプライで寄せられた解答に感心

https://twitter.com/SecondLibra/status/865816694006009859
http://rc2gad.blogspot.jp/2012/12/choreography-of-light.html
Choreography of Light

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