双曲螺线
极径和极角成反比例的动点轨迹
双曲螺线(hyperbolic spiral)是指极径极角成反比例的动点轨迹。双曲螺线的极坐标方程是ρ=a/θ,双曲螺线ρ=a/θ以直线y=a为渐近线,曲线有两支,它们关于Y轴对称。
定义
极坐标系中,极径极角成反比例的点的轨迹叫作双曲螺线(倒数螺线)。
方程
由双曲螺线的定义可知,双曲螺线的极坐标方程
(的常数).
极点为原点,以极轴为横轴的正半轴建立直角坐标系,由于,又由,这就得到直角坐标系中双曲螺线的参数方程
(为参数).
基本性质
双曲螺线的基本性质:
(1)对称性 用代替方程中的,方程不变,所以双曲螺线关于极垂线对称。容易验证,它关于极轴、极点都不对称。
(2)周期性 不存在。
(3)存在范围 因的值可以无穷大,所以曲线无限延伸。
(4)渐近点与渐近线 当的绝对值由小趋向无穷大时,则的绝对值就逐渐减小而逐向于0,这就是说,双曲螺线绕极点无限旋转,双曲螺线上的点与极点的距离趋近于0(这里达不到0),所以极点是双曲螺线的渐近点。如果的绝对值趋向于零,则的绝对就趋向无穷大,因此双曲螺线向无穷远延伸。另外
(因).
这就是说,双曲螺线上的点沿螺线向右或向左无穷远离时,螺线上的点就无限地接近于直线,所以是双曲螺线的一条渐近线。
图形
双曲螺线的图形:
(1)当时,用描点法先描出它的的部分,的部分可由它的对称性描出(图1)。
(2)当常数时,这时的双曲螺线也叫作反双曲螺线。反双曲螺线与双曲螺线关于极点对称。这是因为,若M是上的任意一点,则M至少有一组坐标满足这双曲螺线的方程,即,由此就得
这个等式说明是双曲螺线上的一点,而和关于极点对称。这就证明了上的每个点关于极点的对称点必在上,反过来也成立,所以与关于极点对称,与是全等的,只是它们在平面上与极轴的相关位置不同(图2)。
参考资料
最新修订时间:2023-01-17 10:52
目录
概述
定义
方程
基本性质
参考资料