§ 3. Die gemeine Zykloide 391
Hilfsyeränderlichen cp gegeben. Mit icachsendem cp wächst x
ebenfalls.
232. Tangente und Normale der gemeinen Zy
kloide. Durch Differentiation der Gleichungen (1) der vorigen
Nummer folgt:
(1) dx = a(l— coscp)dcp, dy = a sing? dcp.
Nach Nr. 170 ist daher die Subnormale ydy.dx der Zykloide
gleich a sin cp, also die Strecke PCr, so daß die Normale des
Punktes ilI der Zykloide durch G und mithin die Tangente
durch H geht. Die Tangente des Punktes M können wir, ohne
den Kreis durch M zu ziehen, mit Hilfe irgendeines der
Kreise vom Radius a leicht konstruieren, z. B. mit Hilfe des
Kreises, der den höchsten Punkt C der Kurve enthält, wie nach
Fig. 54, S. 389, sofort einleuchtet, worin Mm zur rr-Achse
parallel, also mC zur gesuchten Tangente von M parallel ist.
Die beiden Differentiale (1) verschwinden für <p = 0 und
cp — 2 7t-, daher sind die Punkte, in denen die Zykloide die
x-Achse trifft, nach Nr. 191 singulär und zwar augenschein
lich Spitzen.
Mittels der Gleichungen (1) und (3) der vorigen Nummer
kann man den Ausdruck für die Subnormale auf die Form
(2) PG = V2ay-y»
bringen, und da MG 2 = PG 2 y 2 ist, wird:
(3) MG = — 2a sin-|<jp,
wo das Minuszeichen gesetzt werden mußte, weil die Normale
nach Nr. 170 dasselbe Vorzeichen wie — y hat.
Schreibt man in (2) für die Subnormale PG ihren Wert
yy\ so erhält man die Differentialgleichung der gemeinen Zy
kloide (vgl. Nr. 86):
(4) *"
Diese Gleichung gilt nicht nur für die Zykloide, die wir hier
betrachten, sondern für alle Zykloiden, die durch Abrollen eines
Kreises vom Radius a längs der ¿r-Achse und zwar auf der
selben Seite dieser Achse hervorgehen, also für alle, die durch
x = a(cp — sin cp) + konst., y = a(l — cos cp)
[231, 232