通过反演变换构造常见曲线
首先了解一下反演变换,
通俗来说,就是作一圆O,其半径为r,在平面上任取一点A,再取一点A' ,满足① O,A,A'三点共线②向量OA与向量OA'的数量积等于r²。
这样称O为反演中心,r²为反演幂,A'为A的反演像。(A与A'关于圆O互为反演点)

直线
1.经过反演中心的直线上的所有点反演之后,依然在原直线上。(证明略)
2.不经过反演中心的直线(下图的实线)上的所有点反演之后,都在一个经过反演中心的圆上。(证明如下)

过O点作直线(实线)的垂线,垂足为H,过A'作AO的垂线交OH于点E。
所以△OA'E∽△OHA
所以OA'/OE=OH/OA
所以OE*OH=OA*OA'=r²
所以E为定点
因为角OA'E为直角
所以A'在以OE为直径的圆上
(代数证明亦可)

二次曲线
1.等轴双曲线
以实轴为直径作圆,以该圆作为基圆将双曲线上的所有点反演,其组成一条伯努利双纽线。


上述两者均为伯努利双纽线(代数证明较为繁琐,此处省略)
2.抛物线
①以焦点为圆心,作圆,以该圆为基圆将抛物线上的所有点反演,其组成一条心形线
②以顶点为圆心,作圆,以该圆为基圆将抛物线上的所有点反演,其组成一条蔓叶线


(代数证明较为繁琐,此处省略)
P.S.
我在圆中偶然发现,
取一圆O,在圆O上取两点AB,其中A为定点B为动点,M为AB中点,过M做OB的垂线,其垂足为H点。点H的轨迹也是一条心形线。

其实还没完,当我以将M点以H为对称中心对称之后,它的轨迹我估计是阿基米德螺线(等速螺线),关于是否是阿基米德螺线,我并不确信。
