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阿基米德螺线


ArchimedesSpiral

阿基米德螺线是具有阿基米德螺线,其极坐标方程

 r=atheta.
(1)

柯农研究了这种螺线,后来阿基米德在公元前 225 年左右的《论螺线》中也对其进行了研究。阿基米德能够计算出螺线上各种切线的长度。

阿基米德螺线的曲率

 kappa(theta)=(2+theta^2)/(a(1+theta^2)^(3/2)),
(2)

s(theta)=1/2a(thetasqrt(1+theta^2)+sinh^(-1)theta)
(3)
=1/2a[thetasqrt(1+theta^2)+ln(theta+sqrt(1+theta^2))].
(4)

这具有级数展开式

s(theta)=a{theta+1/2sum_(k=3)^(infty)[P_(n-3)(0)+(n+1)/nP_(n-1)(0)]theta^k}
(5)
=a(theta+1/6theta^3-1/(40)theta^5+1/(112)theta^7-5/(1152)theta^9+...)
(6)

(OEIS A091154A002595),其中 P_n(x)勒让德多项式

阿基米德螺线可以用于将角进行圆规直尺 n 等分(包括三等分角),也可以用于化圆为方。此外,该曲线可以用作凸轮,将匀速圆周运动转换为匀速直线运动(Brown 1923;Steinhaus 1999,p. 137)。凸轮由螺线在 x上方的一个拱形及其在 x中的反射组成。以均匀角速度绕其中心旋转,将导致其与 y交叉的点的均匀直线运动。


另请参阅

阿基米德螺线, 双曲螺线

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参考文献

Beyer, W. H. CRC Standard Mathematical Tables, 28th ed. Boca Raton, FL: CRC Press, p. 225, 1987.Brown, H. T. 507 Mouvements mécaniques. Liège, Belgium: Desoer, p. 28, 1923.Gardner, M. The Unexpected Hanging and Other Mathematical Diversions. Chicago, IL: Chicago University Press, pp. 106-107, 1991.Gray, A. Modern Differential Geometry of Curves and Surfaces with Mathematica, 2nd ed. Boca Raton, FL: CRC Press, pp. 90-92, 1997.Lawrence, J. D. A Catalog of Special Plane Curves. New York: Dover, pp. 186-187, 1972.Lockwood, E. H. A Book of Curves. Cambridge, England: Cambridge University Press, pp. 173-164, 1967.Sloane, N. J. A. Sequences A002595/M4233 and A091154 in "The On-Line Encyclopedia of Integer Sequences."Smith, D. E. History of Mathematics, Vol. 2: Special Topics of Elementary Mathematics. New York: Dover, pp. 329 and 330, 1958.Steinhaus, H. Mathematical Snapshots, 3rd ed. New York: Dover, p. 137, 1999.

请引用本文为

Weisstein, Eric W. “阿基米德螺线。” 来自 MathWorld--Wolfram Web 资源。 https://mathworld.net.cn/ArchimedesSpiral.html

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