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对数螺旋


对数螺旋

对数螺线是螺旋形的谁的极性的方程式由提供

 r=ae^(btheta),
(1)

哪里第页是距离起源,θ是与x个-轴,一b条是任意常数。对数螺旋也被称为增长螺旋,等角螺旋和奇异螺旋。它可以参数化表示为

x个=rcostheta=acosthetae^(btheta)
(2)
年=rsintheta=asinthetae^(btheta)。
(3)

这个螺旋形的与相关斐波那契数,的黄金比率、和金色的矩形有时被称为黄金螺旋。

对数螺线常数

对数螺旋可以由等距射线构成,方法是从一条射线的一点开始,绘制与相邻射线的垂直线。作为射线数接近无穷大,线段序列接近平滑对数螺线(希尔顿等。1997年,第2-3页)。

1638年笛卡尔和雅各布·伯努利首次研究了对数螺线。伯努利对螺旋线如此着迷,以至于他在墓碑上刻了一个螺旋线(尽管雕刻师并没有把它画得栩栩如生),以及“eadem mutata resurgo”(“虽然改变了,但我还是会出现同样的螺旋线”)。托里切利独立研究并发现了曲线的长度(MacTutor Archive)。

变化率半径

 (dr)/(dtheta)=abe^(btheta)=br,
(4)

以及在点的切线和径向线之间(r,θ)

 psi=tan^(-1)(r/(dr)/(dtheta))。
(5)

所以,作为b->0,psi->pi/2螺旋线接近a圆圈.

如果P(P)是螺旋上的任意点,然后是螺旋的长度P(P)到原点是有限的。事实上,从这个角度来看P(P)在远处第页沿原点测量半径向量,距离P(P)沿着螺旋线这个弧长。此外,任何半径从原点到螺旋线的距离几何的进展(MacTutor档案)。

这个弧长(从原点开始测量,t=-不完整),曲率、和相切的对数螺线的

s(θ)=(asqrt(1+b^2)e^(btheta))/b
(6)
kappa(θ)=(e^(-btheta))/(asqrt(1+b^2))
(7)
φ(θ)=θ。
(8)

这个塞萨罗方程然后由给出

 skappa=(1-akappasqrt(1+b^2))/b。
(9)

在表面上,模拟是斜航跑道.


另请参见

阿基米德螺线,金色矩形,金色螺旋,对数螺旋腐蚀剂,对数螺旋进化,对数螺旋反演曲线,对数螺旋踏板曲线,对数螺旋-径向曲线,老鼠问题,螺旋形的,拖网渔船问题,旋转

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参考文献

阿奇博尔德,R.C。“对数螺旋。”阿默尔。数学。每月 25,189-1931918年。生物医药网。“艺术画廊:米拉碧利斯。"http://news.bmn.com/hmsbeagle/89/xcursion/artgalry/.布尔巴吉,N.“最神秘的形状。”量子3月/4月,32-35日1994Boyadzhiev,K.N。“飞行中的螺旋体和伴随螺旋体昆虫。"科尔。数学。J。 30, 23-31, 1999.厨师,时间。这个生命曲线,作为螺旋形态的解释及其在生长中的应用自然,科学和艺术。纽约:多佛,1979年。灰色,A.“对数螺线”现代曲线和曲面的微分几何与Mathematica,第二版。博卡佛罗里达州Raton:CRC出版社,第40-421997页。希尔顿,P。;霍尔顿,D。;J.佩德森。数学有许多镜子的房间里的倒影。纽约:Springer-Verlag出版社,1997年。劳伦斯,J·D·。A类特殊平面曲线目录。纽约:多佛,第184-1861972页。利维奥,M。这个黄金比例:世界上最惊人的数字菲的故事。新建约克:百老汇图书,第116-120页,2002年。洛克伍德,E.H。等角螺旋。“第11章英寸A类曲线书。英国剑桥:剑桥大学出版社,第98-109页,1967MacTutor数学历史档案。“等角螺旋。”http://www-groups.dcs.st-and.ac.uk/~history/Curves/Equiangular.html.史密斯,D.E.博士。历史数学,第2卷:初等数学专题。新建约克:多佛,第329页,1958年。H.斯坦豪斯。数学快照,第三版。纽约:多佛,第132-136页,1999年。汤普森,达西·W。科学与经典。英国牛津:牛津大学出版社,第114-147页,1940年。威尔斯,D。这个企鹅奇趣几何词典。伦敦:企鹅,第67-68页,1991年。

引用如下:

埃里克·魏斯坦(Eric W.Weisstein)。“对数螺旋。”发件人数学世界--Wolfram Web资源。https://mathworld.wolfram.com/LogarithmicSpiral.html

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