ไฮโพไซคลอยด์

ไฮโพไซคลอยด์ (เส้นสีแดง) ที่เกิดจากรูปวงกลม r = 1 กลิ้งไปบนขอบด้านในของรูปวงกลม R = 3

ไฮโพไซคลอยด์ (แม่แบบ:Langx) คือเส้นโค้งชนิดหนึ่ง สร้างขึ้นโดยกำหนดจุดจุดหนึ่งบนเส้นรอบรูปวงกลมวงหนึ่ง แล้วกลิ้งรูปวงกลมนั้นไปบนขอบ ด้านใน ของรูปวงกลมอีกรูปหนึ่งซึ่งอยู่กับที่ รอยที่เกิดจากการเคลื่อนที่ของจุดอ้างอิงจะได้เส้นโค้งไฮโพไซคลอยด์

เส้นโค้งนี้จัดว่าเป็นรูเลตต์ชนิดหนึ่ง และเป็นกรณีพิเศษของไฮโพโทรคอยด์ (epitrochoid) วิวัฒน์ (evolute) และอาวัต (involute) ของเส้นโค้งนี้จะมีรูปร่างคล้ายกับเส้นโค้งเดิม

สมการ

รูปร่างของไฮโพไซคลอยด์จะแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับรัศมีของรูปวงกลมทั้งสอง หากรูปวงกลมที่กลิ้งมีรัศมี r หน่วย และรูปวงกลมที่อยู่กับที่มีรัศมี R = kr หน่วย ค่า k หมายถึงจำนวนเท่าของรัศมีรูปวงกลมที่อยู่กับที่ ต่อรัศมีรูปวงกลมที่กลิ้ง ดังนั้นไฮโพไซคลอยด์สามารถเขียนได้ด้วยสมการอิงตัวแปรเสริมดังนี้

$x(\theta )=(R-r)\cos \theta +r\cos \left(\frac{R-r}{r}\theta \right)$

$y(\theta )=(R-r)\sin \theta -r\sin \left(\frac{R-r}{r}\theta \right)$

หรือ

$x(\theta )=r(k-1)\cos \theta +r\cos ((k-1)\theta )$

$y(\theta )=r(k-1)\sin \theta -r\sin ((k-1)\theta )$

• ถ้า k เป็นจำนวนเต็ม เส้นโค้งที่ได้จะเป็นรูปปิดคล้ายฟันเฟือง และมี บัพแหลม (ร่องแหลมซึ่งไม่สามารถหาอนุพันธ์ได้) ทั้งหมด k แห่งบนเส้นโค้ง
  • โดยเฉพาะเมื่อ k = 2 รูปที่ได้จะเป็นเส้นตรงเส้นเดียวเรียกว่า รูปวงกลมการ์ดาโน (Cardano circle) ซึ่งตั้งชื่อตาม เจโรลาโม การ์ดาโน (Gerolamo Cardano) นักคณิตศาสตร์ชาวอิตาลีผู้ศึกษาไฮโพไซคลอยด์เป็นครั้งแรก
• ถ้า k เป็นจำนวนตรรกยะ ซึ่งสามารถเขียนเป็นเศษส่วนอย่างต่ำ k = แม่แบบ:เศษ ได้ เส้นโค้งนี้จะมีบัพแหลม p แห่ง และต้องกลิ้งรอบรูปวงกลม q รอบจึงจะได้รูปปิดคล้ายรูปดาว
• ถ้า k เป็นจำนวนอตรรกยะ เส้นโค้งนี้จะวนที่ตำแหน่งใหม่ไปเรื่อยๆ และไม่มาบรรจบกันเป็นรูปปิด ทำให้เติมที่ว่างระหว่างรูปวงกลมที่อยู่กับที่ จนถึงรูปวงกลมรัศมี แม่แบบ:Nowrap จนเต็ม (เป็นรูปวงแหวนทึบ)

• ตัวอย่างไฮโพไซคลอยด์
• 
  k = 3 หรือ เดลทอยด์ (deltoid)
• 
  k = 4 หรือ แอสทรอยด์ (astroid)
• 
  k = 5
• 
  k = 6
• 
  k = 2.1 = แม่แบบ:เศษ
• 
  k = 3.8 = แม่แบบ:เศษ
• 
  k = 5.5 = แม่แบบ:เศษ
• 
  k = 7.2 = แม่แบบ:เศษ

อ้างอิง

• แม่แบบ:Cite book

ดูเพิ่ม

• ไซคลอยด์ (cycloid)
• เอพิไซคลอยด์ (epicycloid)
• โทรคอยด์ (trochoid)
• เอพิโทรคอยด์ (epitrochoid)
• ไฮโพโทรคอยด์ (hypotrochoid)