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何謂“等角螺線”?

等角螺線

來自 dufei

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等角螺線是指形式為:

<math>r = ab^\theta</math>

的螺線。

目錄 1 定理

2 建造等角螺線

3 自然現象

4 歷史

定理

等角螺線的臂的距離以幾何級數遞增。

設 L 為穿過原點的任意直線,則 L 與等角螺線的相交的角永遠相等(故其名),而此值為 cot-1 ln b。

設 C 為以原點為圓心的任意圓,則 C 與等角螺線的相交的角永遠相等,而此值為 tan-1 ln b,名為「傾斜度」

等角螺線是自我相似的;這即是說,等角螺線經放大後可與原圖完全相同。

等角螺線的漸屈線和垂足線都是等角螺線。

從原點到等角螺線的任意點上的長度有限,但由那點出發沿等角螺線走到原點卻需繞原點轉無限次。這是由 Torricelli 發現的。

建造等角螺線

在復平面上定義壹個復數 z = a + bi,其中 a, b ≠ 0,那麽連起 z、z?、z?…… 的曲線就是壹條等角螺線。

若 L 是復平面中的壹條直線且不平行於實數或虛數軸,那麽指數函數 ez 會將這些直線映像到以 0 為中心的等角螺線。

使用黃金長方形:

自然現象

鸚鵡螺的貝殼像等角螺線

菊的種子排列成等角螺線

鷹以等角螺線的方式接近它們的獵物

昆蟲以等角螺線的方式接近光源

蜘蛛網的構造與等角螺線相似

旋渦星系的旋臂差不多是等角螺線。銀河系的四大旋臂的傾斜度約為 12°。

歷史

等角螺線是由笛卡兒在1683年發現的。雅各布.伯努利後來重新研究之。他發現了等角螺線的許多特性,如等角螺線經過各種適當的變換之後仍是等角螺線。他十分驚嘆和欣賞這曲線的特性,故要求死後將之刻在自己的墓碑上,並附詞「縱使改變,依然故我」(eadem mutata resurgo)。可惜雕刻師誤將阿基米德螺線刻了上去。

等角螺線又稱為對數螺線。

取自"/wiki/%E7%AD%89%E8%A7%92%E8%9E%BA%E7%BA%BF"