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等角螺旋线

(2016-05-25 22:31:01)

等角螺旋线

看看下图的1及由图1构成的线(图2),这种线好像旋转,但仔细一看又不太像.这种螺旋线是一种在自然界贝壳、动物(蜘蛛网)的角和花朵(向日葵的种子盘)常见的基本图案.

等角螺旋线的作法如下:以“斐波那契数”为边长画出一组正方形,由于数列中每项都是前二项之和,所以不论你停留在哪个斐波那契数,这些正方形都恰能转着圈地码成一个严丝合缝的“斐波那契矩形”,再连接着每个正方形的对角画出四分之一圆周——螺壳就这样诞生了. 

几何学,这些和谐科学之类的图案几乎统治着自然界的一切.鹦鹉螺的贝壳像等角螺线, 菊的种子排列成等角螺线,鹰以等角螺线的方式接近它们的猎物,昆虫以等角螺线的方式接近光源,在铁杉果的鳞片的排列中以及蛛网的线条排列中,我们能找到它,在行星的轨道上,我们也能找到它,它无处不在,无时不在,在原子的世界里,在广大的宇宙中,都有它的足迹.

等角螺旋线是由笛卡儿在1683年发现的,雅各布·伯努利后来重新研究之.

雅各布·伯努利对等角螺线进行了许多研究,发现等角曲线在反演、求渐屈线、求垂足曲线、等比例放大等等变换后仍然是原先的等角曲线.对于这些性质伯努利感到十分惊讶,决定把等角曲线作为自己的墓志铭,还加上一句双关语“Eadem mutata resurgo.”(我虽然变了,但却和原来一样)但为他雕刻墓碑的工匠也许是数学水平不高,也许就是嫌麻烦,最后给墓碑上雕刻的图竟是毫不相关的阿基米德螺线(亦称“等速螺线”)(如图3).

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