Параллельная кривая

Эллипс (показано красным), его эволюта (синий) и несколько параллельных кривых (зелёный). Обратите внимание как изламываются параллельные кривые, касающиеся эволюты.

Построение эволюты (синим) и параллельной кривой (чёрным) к (красному) эллипсу

Параллельная кривая или эквидистанта плоской кривой — огибающая семейства окружностей равного радиуса, центры которых лежат на заданной кривой. Понятие параллельной кривой — обобщение понятия параллельной прямой на случай плоских кривых.

Для параметрически заданной кривой параллельная кривая, проходящая на расстоянии $a$ от данной определяется уравнениями

$X=x+{\frac {ay'}{\sqrt {x'^{2}+y'^{2}}}}$,

$Y=y-{\frac {ax'}{\sqrt {x'^{2}+y'^{2}}}}$.

Или в векторной форме:

${\vec {r}}=r(t)$

${\vec {R}}={\vec {r}}+a{\frac {{\vec {r}}\,'}{|{\vec {r}}\,'|}}{\begin{pmatrix}0&1\\-1&0\end{pmatrix}}={\vec {r}}+{\frac {{\vec {r}}\,'}{|{\vec {r}}\,'|}}{\begin{pmatrix}0&a\\-a&0\end{pmatrix}}$,

где матрица ${\begin{pmatrix}0&1\\-1&0\end{pmatrix}}$ соответствует повороту вектора на 90° по часовой стрелке.

Свойства

• Ориентированная кривизна $k_{a}$ параллельной кривой $\gamma _{a}$ выражается через кривизну $k$ исходной кривой $\gamma$ по формуле

  $k_{a}=\pm {\frac {k}{1-a\cdot k}}.$

См. также

• Эволюта
• Эвольвента

Ссылки

• Weisstein, Eric W. Параллельные кривые (англ.) на сайте Wolfram MathWorld.