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摆线内旋轮线


HypotrochoidDiagram1
Hypotrochoid1
HypotrochoidDiagram2
Hypotrochoid2

摆线内旋轮线是由附着在半径为 b 的圆上的点 P 追踪的滚转线,该圆在半径为 a 的固定圆的内部滚动,其中 P 距内部圆的中心距离为 h。摆线内旋轮线的参数方程

x=(a-b)cost+hcos((a-b)/bt)
(1)
y=(a-b)sint-hsin((a-b)/bt),
(2)

可以通过计算推导出极坐标方程

r^2=x^2+y^2
(3)
=(a-b)^2+h^2+2(a-b)hcos((at)/b).
(4)

这里,参数 t 不是极角 theta,而是通过以下方式与之相关

 tantheta=y/x=((a-b)sint-hsin((a/b-1)t))/((a-b)cost+hcos((a/b-1)t)).
(5)

要在摆线内旋轮线中获得 n 个尖点,b=a/n,因为那样 n 次旋转 b 会将边缘上的点带回其起始位置。

摆线内旋轮线的特殊情况总结在下表中。

曲线特殊值
椭圆a=2b
内摆线h=b
玫瑰线h=a-b

弧长曲率切线角

s(t)=2|(a-b)(b-h)|E((at)/(2b),(2isqrt(bh))/(|b-h|))
(6)
kappa(t)=(b^3-(a-b)h^2+(a-2b)bhcos((at)/b))/(|a-b|[b^2+h^2-2bhcos((at)/b)]^(3/2))
(7)
phi(t)=t(1-a/(2b))+cot^(-1)[(b-h)/(b+h)cot((at)/(2b))],
(8)

其中 E(x,k)第二类椭圆积分


另请参阅

椭圆, 外摆线, 内摆线, 摆线内旋轮线的渐屈线, 玫瑰线, 螺线仪, 旋轮线

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参考资料

Lawrence, J. D. 特殊平面曲线目录。纽约:多佛出版社,第 165-168 页,1972 年。MacTutor 数学史档案馆。“摆线内旋轮线。” http://www-groups.dcs.st-and.ac.uk/~history/Curves/Hypotrochoid.html

引用为

Weisstein, Eric W. “摆线内旋轮线。” 来自 MathWorld--Wolfram Web 资源。 https://mathworld.net.cn/Hypotrochoid.html

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