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DÉVELOPPÉE D'UNE COURBE PLANE
Evolute
of a plane curve, Evolute einer ebenen Kurve
Notion étudiée par Apollonius, vers 200
av. J.C. puis par Huygens en 1673.
Autres nom : focale, ou caustique. |
La développée d’une courbe est le
lieu de ses centres de courbure, ou encore l’enveloppe de ses normales.
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Pour une courbe de départ : Paramétrisation cartésienne : Paramétrisation complexe : Si la courbe de départ a pour équation intrinsèque 2 : Équation intrinsèque 1 paramétrique : Équation intrinsèque 2 : |
Interprétation cinématique : la développée
est la base du mouvement plan sur plan
dont le plan mobile est le plan emmené par la tangente à
la courbe. La roulante en est la normale, qui roule donc sans glisser sur
la développée.
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Les points singuliers de la développée
correspondent aux sommets de la courbe, c’est-à-dire aux extremums
du rayon de courbure, notion généralisant celle de point
situé sur un axe de symétrie avec tangente perpendiculaire
à cet axe.
Ci-contre, on constatera deux minimums non nuls et un maximum infini du rayon de courbure ; dans ce dernier cas, le point singulier est à l’infini, et la normale est asymptote à la développée. A droite, animation avec le cercle de courbure. |
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Les développées de 2 courbes semblables sont semblables (avec la même similitude) ; la développée d'une courbe algébrique est une courbe algébrique.
Interprétation physique : la courbe
étant une source lumineuse, la développée représente
le lieu où sont concentrés les rayons lumineux émis
par la courbe ; la développée est donc appelée plutôt
caustique
en optique (mais voir la définition voisine de la caustique
en maths) ; elle est aussi le lieu des points singuliers des fronts d'onde
issus de
(voir à courbes parallèles).
La développée de la courbe
orthotomique de
par rapport à un point S (elle-même image de la podaire
de
par
rapport à S dans une homothétie de centre S
et de rapport 2), est la caustique
par réflexion de centre S de
,
soit en raccourci :
développée de podaire = caustique
Il y a donc par exemple identité entre les développées de limaçons de Pascal et les caustiques de cercle.
Exemples :
courbe de départ | développée |
ellipse |
tétracuspide avec |
hyperbole |
1/2
courbe de Lamé : |
parabole |
parabole
semi-cubique |
cycloïde | la même cycloïde translatée |
cardioïde | cardioïde semblable dans le rapport 1/3 |
néphroïde | néphroïde semblable dans le rapport 1/2 |
épicycloïde de paramètre q | épicycloïde semblable dans le rapport q/(q + 2) |
deltoïde | deltoïde semblable dans le rapport 3 |
astroïde | astroïde semblable dans le rapport 2 |
hypocycloïde de paramètre q | hypocycloïde semblable dans le rapport q/(q – 2) |
paracycloïde | hypercycloïde |
hypercycloïde | paracycloïde |
spirale logarithmique
: |
spirale logarithmique |
tractrice | chaînette |
spirale tractrice | courbe de Catalan |
chaînette | courbe |
sextique de Cayley | néphroïde |
spirale de Norwich | développante de cercle |
Voir aussi à développante,
voir une généralisation plane à développoïde,
voir la notion de développée
d'une courbe 3D, la notion de surface
polaire et la notion de focale
qui est aux surfaces ce qu'est la développée aux courbes.
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© Robert FERRÉOL 2022