Лемниска́та Бу́та, плоская алгебраическая кривая 4-го порядка, уравнение которой в декартовых прямоугольных координатах имеет вид:
( x 2 + y 2 ) 2 + ( 2 m 2 + n ) x 2 + ( 2 m 2 − n ) y 2 = 0. \left(x^2+y^2\right)^2+\left(2 m^2+n\right) x^2+\left(2 m^2-n\right) y^2=0. ( x 2 + y 2 ) 2 + ( 2 m 2 + n ) x 2 + ( 2 m 2 − n ) y 2 = 0. Рис. 1. Эллиптическая лемниската Бута. Рис. 1. Эллиптическая лемниската Бута. Рис. 2. Гиперболическая лемниската Бута. Рис. 2. Гиперболическая лемниската Бута. Если ∣ n ∣ < 2 m 2 |n|<2 m^2 ∣ n ∣ < 2 m 2 , то лемниската Бута называется эллиптической лемнискатой Бута (имеет изолированную особую точку O O O , см. рис. 1, где 0 < n < 2 m 2 0<n<2 m^2 0 < n < 2 m 2 ). Если ∣ n ∣ > 2 m 2 |n|>2 m^2 ∣ n ∣ > 2 m 2 , то лемниската Бута называется гиперболической лемнискатой Бута (имеет в начале координат узловую точку, см. рис. 2, где n > 2 m 2 n>2 m^2 n > 2 m 2 ).
В полярных координатах уравнение эллиптической лемнискаты Бута имеет вид:
ρ 2 = a 2 cos 2 φ + b 2 sin 2 φ или ρ ≡ 0 ; \rho^2=a^2 \cos ^2 \varphi+b^2 \sin ^2 \varphi\; \text{ или } \; \rho \equiv 0; ρ 2 = a 2 cos 2 φ + b 2 sin 2 φ или ρ ≡ 0 ; если n > 2 m 2 n>2 m^2 n > 2 m 2 , то уравнение гиперболической лемнискаты Бута имеет вид:
ρ 2 = a 2 cos 2 φ − b 2 sin 2 φ ; \rho^2=a^2 \cos ^2 \varphi-b^2 \sin ^2 \varphi; ρ 2 = a 2 cos 2 φ − b 2 sin 2 φ ; если n < − 2 m 2 n<-2 m^2 n < − 2 m 2 :
ρ 2 = − a 2 cos 2 φ + b 2 sin 2 φ ( a 2 = ∣ 2 m 2 + n ∣ , b 2 = ∣ 2 m 2 − n ∣ ) . \begin{aligned}
\rho^2&=-a^2 \cos ^2 \varphi+b^2 \sin ^2 \varphi \\
(a^2&=\left|2 m^2+n\right|,\; b^2=\left|2 m^2-n\right|).
\end{aligned} ρ 2 ( a 2 = − a 2 cos 2 φ + b 2 sin 2 φ = 2 m 2 + n , b 2 = 2 m 2 − n ) . Длина дуги лемнискаты Бута выражается через эллиптические интегралы . Площадь , ограничиваемая эллиптической лемнискатой Бута:
S = π 2 ( a 2 + b 2 ) , S=\frac{\pi}{2}\left(a^2+b^2\right), S = 2 π ( a 2 + b 2 ) , гиперболической лемнискатой Бута:
S = a 2 − b 2 2 arctg a b + a b 2 . S=\frac{a^2-b^2}{2} \operatorname{arctg} \frac{a}{b}+\frac{a b}{2} . S = 2 a 2 − b 2 arctg b a + 2 ab . Лемниската Бута – частный случай кривой Персея .
Лемниската Бута названа по имени Дж. Бута (Booth. 1873–1877 ).
Соколов Дмитрий Дмитриевич . Первая публикация: Математическая энциклопедия под ред. И. М. Виноградова, 1977.