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渐开线


Involute
Involute

将一根绳子连接到曲线上的一个点。拉伸绳子,使其与曲线在该连接点相切。然后将绳子缠绕起来,始终保持绷紧。绳子末端描绘出的点的轨迹称为原始曲线的渐开线,而原始曲线称为其渐开线的渐屈线。上面以圆为例说明了这个过程。

虽然一条曲线只有一个唯一的渐屈线,但它有无数条渐开线,对应于初始点的不同选择。渐开线也可以被认为是与给定曲线的所有切线正交的任何曲线。

渐开线的方程是

 r_i=r-sT^^,
(1)

其中 T^^切向量

 T^^=((dr)/(dt))/(|(dr)/(dt)|)
(2)

s弧长

 s=intds=int(ds)/(dt)dt=intsqrt(f^('2)+g^('2))dt.
(3)

这可以写成参数表示函数 (f(t),g(t))

x(t)=f-(sf^')/(sqrt(f^('2)+g^('2)))
(4)
y(t)=g-(sg^')/(sqrt(f^('2)+g^('2))).
(5)
Involutes

下表列出了一些常见曲线的渐开线,其中一些在上面进行了说明。


另请参阅

包络线, 渐屈线, Humbert 定理, 滚轮线

使用 探索

参考文献

Cundy, H. and Rollett, A. "Roulettes and Involutes." §2.6 in Mathematical Models, 3rd ed. Stradbroke, England: Tarquin Pub., pp. 46-55, 1989.Dixon, R. "String Drawings." Ch. 2 in Mathographics. New York: Dover, pp. 75-78, 1991.Gray, A. "Involutes." §5.4 in Modern Differential Geometry of Curves and Surfaces with Mathematica, 2nd ed. Boca Raton, FL: CRC Press, pp. 103-107, 1997.Lawrence, J. D. A Catalog of Special Plane Curves. New York: Dover, pp. 40-42 and 202, 1972.Lockwood, E. H. "Evolutes and Involutes." Ch. 21 in A Book of Curves. Cambridge, England: Cambridge University Press, pp. 166-171, 1967.Pappas, T. "The Involute." The Joy of Mathematics. San Carlos, CA: Wide World Publ./Tetra, p. 187, 1989.Yates, R. C. "Involutes." A Handbook on Curves and Their Properties. Ann Arbor, MI: J. W. Edwards, pp. 135-137, 1952.

在 中被引用

渐开线

请引用为

Weisstein, Eric W. "渐开线。" 来自 Web 资源。 https://mathworld.net.cn/Involute.html

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