蚌线

在平面几何中,蚌线是一类曲线,可以由一条给定的曲线、一个定点和一个给定的长度来确定。更具体地说,过定点 O 的动直线与给定曲线 c 相交,动直线上满足“与交点距离为定长 k ”的点的轨迹定出的新曲线,就是原曲线 c 关于极点 O 和迹距 k 的蚌线。

用解析几何的方式来表述:平面曲线 c 的极坐标方程为 \rho = f(\theta) ,则以 \rho = f(\theta)\pm k 为方程的曲线是 c 关于原点的蚌线。是古希腊数学家,他利用这种蚌线来解决古希腊数学三大难题中的两个——三等分角和倍立方体。

帕普斯将该曲线称为“螺线”(),这很可能是尼科美迪斯最初的叫法。后来的普罗克洛等人才改称该曲线为“蚌线”()。

倍立方体
[[File:蚌线解倍立方体.svg|thumb|借助蚌线作出长度为\sqrt[3]{2}的线段]]
作线段 AB = 1 。以点 A 为圆心、AB 为半径作圆,以点 B 为圆心、AB 为半径作圆,交于点 C 。

过点 A 作线段 AC 的垂线 l。以点 C 为极点、AB 为迹距作直线 l 的蚌线外支。

延长 BA 交蚌线于点 D 。延长 AB 交圆 B 于点 E 。连接 CD 交 l 于点 F 。线段 CF 的长度即为 \sqrt[3]{2} 。

帕斯卡蜗线
帕斯卡蜗线是一类外旋轮线,同时也是一类特殊的蚌线,是圆关于圆上一个定点的蚌线。由于极点在原曲线上,所以蚌线的内支和外支光滑相连为一条曲线。当迹距等于圆的直径时,就是心脏线。

File:Konchoide kreis animation2.gif|圆关于圆上一点、迹距小于圆径的蚌线
File:Konchoide kreis animation.gif|圆关于圆上一点、迹距等于圆径的蚌线,即心脏线
File:三等分角蜗线.svg|三等分角蜗线

其他蚌线
File:圆对于圆外一点的蚌线1.gif|圆对圆外一点的蚌线,迹距大于极点与圆的最大距离。极点与蚌线内支分离
File:圆对于圆外一点的蚌线2.gif|圆对圆外一点的蚌线,迹距等于极点与圆的最大距离。极点为蚌线内支的尖点
File:圆对于圆外一点的蚌线3.gif|圆对圆外一点的蚌线,迹距小于极点与圆的最大距离,大于极点与圆的最小距离。极点为蚌线内支的结点
File:圆对于圆外一点的蚌线4.gif|圆对圆外一点的蚌线,迹距等于极点与圆的最小距离。极点为蚌线内支的尖点
File:圆对于圆外一点的蚌线5.gif|圆对圆外一点的蚌线,迹距小于极点与圆的最小距离。极点与蚌线内支分离

File:Conchoïde d'un cercle (pôle interne).gif|圆对圆内一点的一条蚌线
File:Conchoid parabola.svg|抛物线对线外一点的一条蚌线
File:Conchoid sinus.png|正弦曲线对线外一点的一条蚌线
File:Conchoid cubic.svg|立方曲线对线外一点的一条蚌线
File:双曲线一支的蚌线.gif|双曲线一支对线上一点的蚌线
File:椭圆的蚌线.gif|椭圆对于中心、迹距等于半短轴的蚌线,内支有两个重合的尖点

参考来源

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