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雙曲螺線

鎖定
雙曲螺線(hyperbolic spiral)是指極徑極角成反比例的動點軌跡。雙曲螺線的極座標方程是ρ=a/θ,雙曲螺線ρ=a/θ以直線y=a為漸近線,曲線有兩支,它們關於Y軸對稱。
中文名
雙曲螺線
外文名
Hyperbolic spiral
別    名
倒數螺線,反螺線
簡    介
極徑和極角成反比例的動點軌跡
所屬學科
數學(平面幾何)

目錄

雙曲螺線定義

極座標系中,極徑極角成反比例的點的軌跡叫作雙曲螺線(倒數螺線) [1] 

雙曲螺線方程

由雙曲螺線的定義可知,雙曲螺線的極座標方程
(
的常數).
極點為原點,以極軸為橫軸的正半軸建立直角座標系,由於
,又由
,這就得到直角座標系中雙曲螺線的參數方程
(
為參數).

雙曲螺線基本性質

雙曲螺線
的基本性質:
(1)對稱性
代替方程中的
,方程不變,所以雙曲螺線關於極垂線對稱。容易驗證,它關於極軸、極點都不對稱。
(2)週期性 不存在。
(3)存在範圍
的值可以無窮大,所以曲線無限延伸。
(4)漸近點與漸近線
的絕對值由小趨向無窮大時,則
的絕對值就逐漸減小而逐向於0,這就是説,雙曲螺線繞極點無限旋轉,雙曲螺線上的點與極點的距離趨近於0(這裏達不到0),所以極點是雙曲螺線的漸近點。如果
的絕對值趨向於零,則
的絕對就趨向無窮大,因此雙曲螺線向無窮遠延伸。另外
(因
).
這就是説,雙曲螺線上的點沿螺線向右或向左無窮遠離時,螺線上的點就無限地接近於直線
,所以
是雙曲螺線
的一條漸近線 [1] 

雙曲螺線圖形

雙曲螺線
的圖形:
(1)當
時,用描點法先描出它的
的部分,
的部分可由它的對稱性描出(圖1)。
圖1 圖1
(2)當常數
時,這時的雙曲螺線也叫作反雙曲螺線。反雙曲螺線
與雙曲螺線
關於極點對稱。這是因為,若M是
上的任意一點,則M至少有一組座標
滿足這雙曲螺線的方程,即
,由此就得
這個等式説明
是雙曲螺線
上的一點,而
關於極點對稱。這就證明了
上的每個點關於極點的對稱點必在
上,反過來也成立,所以
關於極點對稱,
是全等的,只是它們在平面上與極軸的相關位置不同(圖2) [1] 
圖2 圖2
參考資料
  • 1.    劉連璞.平面解析幾何方法與研究 第3卷:哈爾濱工業大學出版社,2015.07