・陰関数のグラフ                    moonlight 氏

 問題やその解法の質問や提示ではないのですが、ある高校生から平面上の幾つかの点
を通る曲線の式(彼は関数と呼ぶ)を調べてみたいと言われ、色々と調べたり遊んだり下準
備をしていたさなか、ひょんなことから「WolframAlpha」をブラウザで開いて、

  x(x^2-1)(x^2-4)=2y(y^2-1)(y^2-4) (→ 作図例

と打ち込んでみて仰天し、更にこれを増やして、

  3x(x^2-1)(x^2-4)(x^2-9)=2y(y^2-1)(y^2-4)(y^2-9) (→ 作図例

としてみて、「ああこれまで見たことなかった。試したことなかった」と。皆さんも是非見てみて
ください。

 さて、点を巡る順番はどのように「決まって」いるのでしょうか。(結局質問するんか)

 「WolframAlpha」君は、無料だとこのもう一つ上で音を上げました。
(金払ってプロで計算しろと、計算時間がオーバーしたようです)

 できれば、縦横19列くらいの格子点をすべて通るものが見てみたい・・・。


 らすかるさんからのコメントです。(平成29年6月13日付け)

 私は、「Grapes」を使っていますが、これなら一つ増やしても二つ増やしても三つ増やして
も四つ増やしても、余裕で描画してくれますよ。


 moonlight さんからのコメントです。(平成29年6月13日付け)

 「Grapes」ですか。暫くご無沙汰してますから試してみよう。そうしよう。有難い情報です。


 GAI さんからのコメントです。(平成29年6月15日付け)

 さて、点を巡る順番はどのように「決まって」いるのでしょうか。

  5x(x^2-1)(x^2-4)(x^2-9)(x^2-16)=4y(y^2-1)(y^2-4)(y^2-9)(y^2-16)

  4x(x^2-1)(x^2-4)(x^2-9)(x^2-16)=5y(y^2-1)(y^2-4)(y^2-9)(y^2-16)

のグラフでは、まったく回転する向きが逆転して不思議だし面白いですね。また、

  x(x^2-1)(x^2-4)(x^2-9)(x^2-16)=y(y^2-1)(y^2-4)(y^2-9)(y^2-16)

のグラフも強烈です。


 moonlight さんからのコメントです。(平成29年6月15日付け)

 格子点の個数が、奇数×奇数だと上手く一つの曲線で、すべての点を通るものがありそう
だと思い、そうなると点が近ければ交叉したりするのか?と思い、間隔を変えてみたところ、
あらびっくりです。

  x(x^2-1)(x-2)(x-3)-2y(y^2-1)(y-1)(y-3)=0 (→ 作図例

  x(x^2-1)(x-2)(x-3)-2y(y^2-1)(y-1.2)(y-3)=0 (→ 作図例

を見比べてください。よくよく考えれば等高線を巡るわけだから当たり前なのですが、ちょっ
と意表を突かれました。

 このバリエーションを色々と考察することって、既に皆さんは普通に経験済みなのでしょう
か。


 DD++さんからのコメントです。(平成29年6月15日付け)

 -2≦x≦2、-2≦y≦2 の格子点でやる場合は、

  x(x^2-1)(x^2-4) = {(95√5+29√29)/144} * y(y^2-1)(y^2-4)

ですかね。なお、(95√5+29√29)/144 = 2.559696…… です。

 また、これの逆数 (95√5-29√29)/144 を使っても可です。
(逆関数になってグラフが裏返るだけなので)

 ↑あ、ダメだ、これ曲線が1本になってない。この25点だと、

  x(x^2-1)(x^2-4) = k * y(y^2-1)(y^2-4)

が自己交差するのは、 |k| = 1, (95√5±29√29)/144 の6パターンだけなので、1本で自己
交差しつつ、25点全部通るのは無理ですね。49点ならできるのかなあ。



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