等角螺線

等角螺線

數理科學
等角螺線的臂的距離以幾何級數遞增。[1]
  • 中文名:等角螺線
  • 外文名:
  • 類别:數理科學
  • 主管部門:
  • 英文名:Jump to,navigation,search
  • 形式:螺線
  • 來自:dufei

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A永遠相等(故其名),而此值為arccot(b)。

tanA=ρ/d(ρ)=ke^(bθ)/bke^(bθ)=1/b,推出:b=cot(A),推出:角A=arccot(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arctan(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。(由于指數函數的取值範圍為負無窮到正無窮,x=0是漸近線,因此永遠不會到達原點0,無法從原點出發,上述有誤)

建造等角螺線

在複平面上定義一個複數z=a+bi,其中a,b≠0,那麼連起z、z²、z³……的曲線就是一條等角螺線。

若L是複平面中的一條直線且不平行于實數或虛數軸,那麼指數函數ez會将這些直線映像到以0為中心的等角螺線。

使用黃金長方形:

自然現象

鹦鹉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°。

低氣壓(熱帶氣旋、溫帶氣旋等)的外觀像等角螺線

曆史

等角螺線是由笛卡兒在1638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适當的變換之後仍是等角螺線。他十分驚歎和欣賞這曲線的特性,故要求死後将之刻在自己的墓碑上,并附詞「縱使改變,依然故我」(eadem mutata resurgo)。可惜雕刻師誤将阿基米德螺線刻了上去。

等角螺線又稱為對數螺線。

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