レムニスケート

レムニスケート（lemniscate）は極座標の方程式 $r^{2}=2a^{2}\cos 2\theta$ で表される曲線である。連珠形（れんじゅけい）とも呼ばれる。またヤコブ・ベルヌーイのレムニスケートとも呼ばれる。カッシーニの卵形線の一種と見なすことができる。

直交座標の方程式では $(x^{2}+y^{2})^{2}-2a^{2}(x^{2}-y^{2})=0$ となる。

x軸、y軸に対して線対称である。原点Oで自らと交わる。原点Oにおける接線はy=x,y=-xとなる。原点Oと ${\sqrt {2}}a,-{\sqrt {2}}a$ でx軸と交わる（以下、この二点を「交点」と呼ぶ）。点 (±a, 0) は、レムニスケートの焦点（英：focus, -ci）と呼ばれる。レムニスケート上では、「任意の点と一方の焦点との距離」と「その任意の点ともう一方の焦点との距離」の積は一定である。直角双曲線の接線に、原点から垂線を下ろした点の軌跡はレムニスケートになる。また、中心が直角双曲線上にあり、なおかつ原点を通る円の包絡線はレムニスケートになる。

ループ1つで囲まれる面積は $a^{2}$ であり、2つ合わせて $2a^{2}$ となる。曲線の弧長は楕円積分によって表される。

レムニスケートはベルヌーイ兄弟によって最初に発見され、イタリアの数学者ファニャーノによって楕円積分論の事例として詳しく研究された。オイラーはファニャーノの『数学論文集』に刺激を受け、微分方程式論の研究を発展させ、独自の楕円積分論を構築した。

関連項目