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正割线


RightStrophoid

正割线是直线 L 的割线,其中极点 O 不在 L 上,固定点 O^' 是从 OL垂线L 的交点。因此,它是一个一般的 割线,其中 a=pi/2

正割线由笛卡尔方程给出

 y^2=(c-x)/(c+x)x^2,
(1)

或极坐标方程

 r=ccos(2theta)sectheta.
(2)

割线的参数形式为

x(t)=(c^2-t^2)/(t^2+c^2)c
(3)
y(t)=(t(t^2-c^2))/(t^2+c^2).
(4)

正割线具有由下式给出的 曲率弧长切线角

kappa(t)=-(4c^3(c^2+3t^2))/((c^4+6c^2t^2+t^4)^(3/2))
(5)
s(t)=ikc[(2sqrt(2)-3)E(phi_0,k^2)+2kF(phi_0,k^2)+4Pi(k^2,phi_0,k^2)]
(6)
phi(t)=-2tan^(-1)(t/c)+tan^(-1)[((sqrt(2)-1)t)/c]-tan^(-1)[((sqrt(2)+1)t)/c],
(7)

其中

k=1+sqrt(2)
(8)
phi_0=isinh^(-1)((kt)/(|c|)),
(9)

E(phi,k)F(phi,k)Pi(phi,z,k)第一类不完全椭圆积分第二类第三类

正割线最早出现在 Isaac Barrow 1670 年的作品中,尽管 Torricelli 在 1645 年左右的信件中描述了这条曲线,Roberval 发现它是当切割 圆锥 的平面绕其顶点的切线旋转时获得的圆锥曲线的焦点的 轨迹 (MacTutor Archive)。

RightStrophoidLoop

环的 面积,对应于 t in [-c,c],由下式给出

A=1/2int(yx^'-xy^')dt
(10)
=1/2int_(-c)^c((c^2-t^2)/(c^2+t^2))^2dt
(11)
=c^2int_0^1((1-u^2)/(1+u^2))du
(12)
=1/2c^2(4-pi)
(13)

(MacTutor Archive)。环的 弧长 由下式给出

 s=2ikc[(2sqrt(2)-3)E(icsch^(-1)k,k^2)+2kF(icsch^(-1)k,k^2)+4Pi(k^2,icsch^(-1)k,k^2)],
(14)

其中 k 再次定义如上。

C 为以正割线与 x 的交点为中心,半径为该点到原点的距离的 。那么,正割线在 C 中反演是不变的,因此是 逆曲线


另请参阅

德斯卢兹蚌线, 尼科梅德斯蚌线, 正割线反演曲线, 割线, 三等分角线, 契尔恩豪森三次曲线

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参考文献

Gray, A. 使用 Mathematica 的曲线和曲面的现代微分几何,第二版 Boca Raton, FL: CRC Press, p. 92, 1997.Lawrence, J. D. 特殊平面曲线目录 New York: Dover, pp. 100-104, 1972.Lockwood, E. H. "The Right Strophoid." Ch. 10 in 曲线之书 Cambridge, England: Cambridge University Press, pp. 90-97, 1967.MacTutor History of Mathematics Archive. "Right Strophoid." http://www-groups.dcs.st-and.ac.uk/~history/Curves/Right.html.Smith, D. E. 数学史,第二卷:初等数学专题 New York: Dover, p. 330, 1958.

引用为

Eric W. Weisstein。“正割线”。来自 MathWorld-- Wolfram Web 资源。 https://mathworld.net.cn/RightStrophoid.html

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