Лемниската Бернулли

Лем­нис­ката Бер­нулли — част­ный слу­чай ова­лов Кас­сини — может быть полу­чена как сече­ние тора.

Лемниската Бернулли как сечение тора

Опре­де­ле­ние эллипса хорошо известно: геомет­ри­че­ское место точек плос­ко­сти, сумма рас­сто­я­ний от кото­рых до двух задан­ных точек, назы­ва­емых фоку­сами, посто­янна. Якоб Бер­нулли, «обобщая» это опре­де­ле­ние, в конце XVII века иссле­до­вал кри­вую, отве­чающую такому опре­де­ле­нию: геомет­ри­че­ское место точек плос­ко­сти, про­из­ве­де­ние рас­сто­я­ний от кото­рых до двух задан­ных точек, назы­ва­емых фоку­сами, равна квад­рату поло­вины рас­сто­я­ния между фоку­сов. Теперь эта кри­вая назы­ва­ется лем­нис­ка­той Бер­нулли.

Лем­нис­ката Бер­нулли при­над­лежит семейству ова­лов Кас­сини, каж­дый из кото­рых опре­де­ля­ется как геомет­ри­че­ское место точек плос­ко­сти, про­из­ве­де­ние рас­сто­я­ний от кото­рых до двух задан­ных точек, назы­ва­емых фоку­сами, посто­янна. Среди других ова­лов Кас­сини лем­нис­ката Бер­нулли выде­ля­ется тем, что имеет точку самопе­ре­се­че­ния (лежащую на сере­дине отрезка, соеди­няющего фокусы).

Лем­нис­ката Бер­нулли может быть полу­чена как сече­ние тора, у кото­рого радиус $r$ обра­зующей окруж­но­сти такой же, как рас­сто­я­ние от оси враще­ния до меньшего эква­тора (радиус «сред­ней окруж­но­сти» $R$ вдвое больше ради­уса обра­зующей окруж­но­сти: $R=2r$). Плос­кость сече­ния должна быть парал­лельна оси враще­ния тора и про­хо­дить через точку меньшего эква­тора, т. е. на рас­сто­я­нии $r$ от оси. Рас­сто­я­ние от фоку­сов до точки самопе­ре­се­че­ния лем­нис­каты равно $2r$.