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玫瑰曲線


Rose

玫瑰曲線,也稱為格蘭迪玫瑰或多葉線,是一種形狀像花瓣的花的曲線。義大利數學家 Guido Grandi 在 1723 年至 1728 年間將其命名為 rhodonea,因為它像玫瑰。玫瑰的極座標方程通常給出為

 r=acos(ntheta)
(1)

(例如,Lawrence 1972, p. 175;Ferréol;如上圖所示)或旋轉 90 度 後的版本,

 r=asin(ntheta)
(2)

(MacTutor)。正弦版本的優點是,當 n 為奇數時,玫瑰的花瓣是垂直方向的(向上或向下取決於 n),而餘弦方向則使花瓣朝向右側。

如果 n奇數,則玫瑰是 n 瓣的。如果 n偶數,則玫瑰是 2n 瓣的。

當且僅當 n=p/q 是有理數時,曲線才是代數的,當 p+q 為奇數時,次數為 pq,當 2(p+q) 為偶數時,次數為 pq。下表給出了整數 n 瓣玫瑰 r=asin(ntheta) 的代數形式。

n方程
1x^2-ay+y^2
2x^6-4a^2x^2y^2+3x^4y^2+3x^2y^4+y^6
3x^4-3ax^2y+2x^2y^2+ay^3+y^4
4x^(10)-16a^2x^6y^2+5x^8y^2+32a^2x^4y^4+10x^6y^4-16a^2x^2y^6+10x^4y^6+5x^2y^8+y^10
5x^6-5ax^4y+3x^4y^2+10ax^2y^3+3x^2y^4-ay^5+y^6
RoseRational

如果 n=p/q 是一個有理數,則曲線在極角 theta=piqm 處閉合,其中如果 m=1pq 為奇數,則 m=2 如果 pq 為偶數。

RoseIrrational

如果 n無理數,則有無限多個花瓣。

玫瑰曲線是內旋輪線的一種特殊情況,其中 h=a-b,得到比例為 a^'=2(a-b) 和花瓣引數 n=a/(2b-a) 的玫瑰。

下表總結了對於 n 的不同值,玫瑰曲線的特殊名稱。

單個花瓣的弧長為

 s_(petal)=(2aE(sqrt(1-n^2)))/n,
(3)

其中 E(k)第二類完全橢圓積分,花瓣的面積為

 A_(petal)=(pia^2)/(4n).
(4)

參見

雛菊線, 丟勒葉形線, 外旋輪線, 三等分角蝸線, 毛雷爾玫瑰, 四葉玫瑰線, 星形玫瑰線, 三葉玫瑰線

使用 探索

參考文獻

Beyer, W. H. CRC 標準數學表格,第 28 版。 Boca Raton, FL: CRC Press, pp. 223-224, 1987.Ferréol, R. "玫瑰線。" https://mathcurve.com/courbes2d.gb/rosace/rosace.shtml.Hall, L. "旋輪線、玫瑰線和刺——超越螺旋儀。" 大學數學雜誌 23, 20-35, 1992.Lawrence, J. D. 特殊平面曲線目錄。 New York: Dover, pp. 175-177, 1972.MacTutor 數學史檔案館. "Rhodonea 曲線。" http://www-groups.dcs.st-and.ac.uk/~history/Curves/Rhodonea.html.Smith, D. E. 數學史,第 2 卷:初等數學的專題。 New York: Dover, p. 330, 1958.Wagon, S. "玫瑰線。" §4.1 in Mathematica 實戰。 New York: W. H. Freeman, pp. 96-102, 1991.

引用為

Weisstein, Eric W. "玫瑰曲線。" 來自 Web 資源。 https://mathworld.tw/RoseCurve.html

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