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§ 8. Oskulierende Kurven
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Ersetzt man y x , yf, y ± " durch die Werte (1), so kommt:
i (x — a) 2 + (y — bf = R\
(3) j {x — a) + {y — b)y = 0,
' 1 + y'* + {y-V)y”= 0,
woraus sich die Koordinaten a, b des Mittelpunktes und der
Radius R des im Kurvenpunkte (x, y) oskulierenden Kreises
berechnen lassen. Dabei gehen die in Nr. 197 unter (6) und
(1) für x x , y x und Ri gefundenen Werte hervor, so daß wir
zum Krümmungskreise des Kurvenpunktes (x, y) kommen.
Satz 20: ln der Ebene ist von allen Kreisen durch einen
Tunkt einer Kurve der Krümmungskreis dieses Punktes derjenige,
der die Kurve dort in der höchsten, nämlich in mindestens zweiter
Ordnung berührt.
Er wird die Kurve dort im allgemeinen in gerade zweiter
Ordnung berühren, d. h. die Kurve im Berührungspunkte nach
Satz 19 in Nr. 215 durchsetzen. Dagegen berührt er sie in
mindestens dritter Ordnung, wenn auch die Bedingung yf"— y"
an der Stelle {x, y) erfüllt ist. Nochmalige Differentiation
von (2) gibt dafür, wenn darin y 1 ,y 1 ', yj', yj" durch y, y, y", y"
ersetzt werden, die Bedingung:
3 y'y” + (y — b)y"’= 0
oder, wenn y — b aus der letzten Gleichung (3) hierin ein
gesetzt wird:
Sy'y" 2 — (i + y'*)y"' = 0.
Diese Bedingung ist dieselbe wie die Gleichung (3) in Nr. 200.
Daher sind diejenigen Punkte einer Kurve, in denen sie mit
ihrem Krümmungskreise eine Berührung von höherer als zweiter
Ordnung eingeht, die Scheitel der Kurve.
Satz 21: Die Scheitel einer ebenen Kurve, also diejenigen
Punkte (x, y) der Kurve, in denen das Differential dR des
Krümmungsradius R gleich Null ist, sind identisch mit den
Punkten, in denen die Kurve vom Krümmungskreise in höherer
als ziveiter Ordnung berührt wird. Die Bedingung dafür ist
3y'y">-(1 + y'*)y"'=o,
wenn y, y", y" die Ableitungen von y nach x bedeuten.
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