三尖瓣线(tricuspoid)也稱為施泰纳曲線(Steiner curve),是有三個尖點的圆内螺线,是一個圓繞著直徑為其三倍的圓內側無滑動滾動時,圓上一點產生的一般旋轮线
三尖瓣线也可以指有三個頂點,之間用向內彎曲的曲線相連的封閉空間,因此三尖瓣线內的空間是非凸集合。
方程式
三尖瓣线可以用以下的參數方程表示:
:x=(b-a)\cos(t)+a\cos\left(\frac{b-a}at\right) \,
:y=(b-a)\sin(t)-a\sin\left(\frac{b-a}at\right) \, ,
其中a是小圓的半徑,b是大圓(也就是小圓在其內側無滑動滾動)的半徑(此處b=3a)。
在複變座標下可得
:z=2ae^{it}+ae^{-2it}.
上述的t可以消去,得到以下的笛卡爾座標下的方程
:(x^2+y^2)^2+18a^2(x^2+y^2)-27a^4 = 8a(x^3-3xy^2),\,
因此三尖瓣线是四階的代數曲線,在極坐標下為
:r^4+18a^2r^2-27a^4=8ar^3\cos 3\theta\,.
曲線有三個奇點,是對應t=0,\, \pm\tfrac{2\pi}{3}的尖點。上述的參數式意味者曲線為有理曲線,也就表示其為零。
三尖瓣线的為
:x^3-x^2-(3x+1)y^2=0,\,
在原點有一個二重點,若進行一個虛軸上的旋轉y \mapsto iy,曲線會變為下式,就可以看到其二重點
:x^3-x^2+(3x+1)y^2=0\,
在實平面的原點上有二重點。
面積及周長
三尖瓣线的面積為2\pi a^2,其中a為小圓的半徑,其面積是小圓面積的兩倍。
其周長為16a。
- 三角形面積平分線的包絡線會是三尖瓣线,三個頂點是中線的中點。三尖瓣线的三邊是双曲线的弧。
- 三尖瓣线屬於中的掛谷針集合(Kakeya needle set,長度為1的針可以在其中旋轉360度),有科學家認為三尖瓣线是掛谷針問題(Kakeya needle problem,面積最小小的掛谷針集合)的解,後來發現不是。
相關條目
*星形线:有三個尖點的圆内螺线
*
*勒洛三角形
*超橢圓
参考资料
*
*
*
- [http://www-history.mcs.st-andrews.ac.uk/history/Curves/Tricuspoid.html "Tricuspoid" at MacTutor's Famous Curves Index]
- [http://www.mathcurve.com/courbes2d.gb/deltoid/deltoid.shtml "Deltoid" at MathCurve]
*
评论 (0)