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螺线截面


Ring torus spiric sections
Horn torus spiric sections
Spindle torus spiric sections

螺线截面是一环面与垂直于环面中平面且垂直于平面 x=0 的平面的交线的曲线方程。(环面与平面的通常交线称为环面截线)。设环面的管子半径为 a,其中平面位于 z=0 平面内,并且管子的中心距离原点 c。现在用平面 y=r 切割环面。具有 y=r环面方程给出以下方程

 (c-sqrt(x^2+r^2))^2+z^2=a^2
(1)
 c^2-a^2+x^2+z^2+r^2=2csqrt(x^2+r^2)
(2)
 (r^2-a^2+c^2+x^2+z^2)^2=4c^2(r^2+x^2).
(3)

以上绘图分别显示了圆环环面角环面纺锤环面的一系列螺线截面。当 r=0 时,曲线由两个组成,半径a,其中心位于 (c,0)(-c,0)。如果 r=c+a,则曲线由一个点(原点)组成;而如果 r>c+a,则曲线上没有点。

螺线扩展是圆锥曲线的扩展,由梅内克缪斯(Menaechmus)在公元前 150 年左右通过用平面切割圆锥而构建,并由希腊数学家珀尔修斯(Perseus)在公元 50 年左右首次考虑(MacTutor)。

TorusPlaneIntersection

如果 r=a,则 (3) 简化为

 (x^2+z^2+c^2)^2-4c^2x^2=4c^2a^2,
(4)

这是卡西尼卵形线的方程。卡西尼卵形线因此是螺线截面。此外,以这些曲线作为横截面的表面是上面所示的卡西尼曲面,修改之处在于垂直分量是平方而不是四次方。


参见

环面截线, 环面

使用 Wolfram|Alpha 探索

参考文献

MacTutor 数学史档案馆。“螺线截面。” http://www-groups.dcs.st-and.ac.uk/~history/Curves/Spiric.html

在 Wolfram|Alpha 上引用

螺线截面

引用为

Weisstein,Eric W. “螺线截面。” 来自 MathWorld-- Wolfram Web 资源。 https://mathworld.net.cn/SpiricSection.html

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