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玫瑰曲线


Rose

玫瑰曲线,也称为格兰迪玫瑰或多叶线,是一种形状像花瓣的花的曲线。意大利数学家 Guido Grandi 在 1723 年至 1728 年间将其命名为 rhodonea,因为它像玫瑰。玫瑰的极坐标方程通常给出为

 r=acos(ntheta)
(1)

(例如,Lawrence 1972, p. 175;Ferréol;如上图所示)或旋转 90 度 后的版本,

 r=asin(ntheta)
(2)

(MacTutor)。正弦版本的优点是,当 n 为奇数时,玫瑰的花瓣是垂直方向的(向上或向下取决于 n),而余弦方向则使花瓣朝向右侧。

如果 n奇数,则玫瑰是 n 瓣的。如果 n偶数,则玫瑰是 2n 瓣的。

当且仅当 n=p/q 是有理数时,曲线才是代数的,当 p+q 为奇数时,次数为 pq,当 2(p+q) 为偶数时,次数为 pq。下表给出了整数 n 瓣玫瑰 r=asin(ntheta) 的代数形式。

n方程
1x^2-ay+y^2
2x^6-4a^2x^2y^2+3x^4y^2+3x^2y^4+y^6
3x^4-3ax^2y+2x^2y^2+ay^3+y^4
4x^(10)-16a^2x^6y^2+5x^8y^2+32a^2x^4y^4+10x^6y^4-16a^2x^2y^6+10x^4y^6+5x^2y^8+y^10
5x^6-5ax^4y+3x^4y^2+10ax^2y^3+3x^2y^4-ay^5+y^6
RoseRational

如果 n=p/q 是一个有理数,则曲线在极角 theta=piqm 处闭合,其中如果 m=1pq 为奇数,则 m=2 如果 pq 为偶数。

RoseIrrational

如果 n无理数,则有无限多个花瓣。

玫瑰曲线是内旋轮线的一种特殊情况,其中 h=a-b,得到比例为 a^'=2(a-b) 和花瓣参数 n=a/(2b-a) 的玫瑰。

下表总结了对于 n 的不同值,玫瑰曲线的特殊名称。

单个花瓣的弧长为

 s_(petal)=(2aE(sqrt(1-n^2)))/n,
(3)

其中 E(k)第二类完全椭圆积分,花瓣的面积为

 A_(petal)=(pia^2)/(4n).
(4)

参见

雏菊线, 丢勒叶形线, 外旋轮线, 三等分角蜗线, 毛雷尔玫瑰, 四叶玫瑰线, 星形玫瑰线, 三叶玫瑰线

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参考文献

Beyer, W. H. CRC 标准数学表格,第 28 版。 Boca Raton, FL: CRC Press, pp. 223-224, 1987.Ferréol, R. "玫瑰线。" https://mathcurve.com/courbes2d.gb/rosace/rosace.shtml.Hall, L. "旋轮线、玫瑰线和刺——超越螺旋仪。" 大学数学杂志 23, 20-35, 1992.Lawrence, J. D. 特殊平面曲线目录。 New York: Dover, pp. 175-177, 1972.MacTutor 数学史档案馆. "Rhodonea 曲线。" http://www-groups.dcs.st-and.ac.uk/~history/Curves/Rhodonea.html.Smith, D. E. 数学史,第 2 卷:初等数学的专题。 New York: Dover, p. 330, 1958.Wagon, S. "玫瑰线。" §4.1 in Mathematica 实战。 New York: W. H. Freeman, pp. 96-102, 1991.

引用为

Weisstein, Eric W. "玫瑰曲线。" 来自 MathWorld--Wolfram Web 资源。 https://mathworld.net.cn/RoseCurve.html

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