引子
最近在钻研曲线运动的时候,尝试了用 AI 导出的 SVG 门路之后,发现有些还是回归到数学中更适合一些。收集了一些材料,尝试后总结一下。
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简介
阿基米德螺旋是以公元前 3 世纪希腊数学家阿基米德命名的螺旋。它是一个轨迹,对应于一个点在一段时间内的地位,该点沿着一条以恒定角速度旋转的线以恒定速度来到一个固定点。在极坐标系中的公式形容:
当 c = 1 时,就是通常所说的阿基米德螺旋。
公式阐明:
- r:径向间隔。
- a:常数,起始点与极坐标核心的间隔。
- b:常数,管制螺旋相邻两条曲线之间的间隔。
- θ:极角。
理论利用有: - 阿基米德螺线能够在螺旋天线中找到,它能够在很宽的频率范畴内工作。
- 要求患者画一个阿基米德螺旋线是一种量化人类颤动的办法,这些信息有助于诊断神经系统疾病。
- 阿基米德螺旋线也用于数字光解决(DLP)投影零碎,以最小化“彩虹效应”,使其看起来如同同时显示多种色彩,而实际上是因为红色、绿色和蓝色的循环速度十分快。
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阿基米德螺旋线在食品微生物学中用于通过螺旋盘量化细菌浓度。
绘制
用 canvas 绘制曲线,canvas 的坐标系是笛卡尔坐标系,须要做一个转换。
由下面的图可知取一个点有上面的数学转换关系:x = rcos(θ) y = rsin(θ) θ = arctan(y/x)
联合极坐标系的公式可得:
x = (a + bθ)cos(θ) y = (a + bθ)sin(θ)
这是示例,绘制次要逻辑代码:
function draw() { let a = 0, b = 10, angle = 0; let x = 0, y = 0, points = []; const acceleration = 0.1, circleNum = 2; // 留神这里角度的递增,以 2 * Math.PI 为基准进行比拟,管制画多少圈 while (angle <= circleNum * 2 * Math.PI) {x = (a + b * angle) * Math.cos(angle); y = (a + b * angle) * Math.sin(angle); points.push([x, y]); angle = angle + acceleration; } // 实现把点绘制成线的办法 line({points: points}); }
扭转其中的参数,会产生很多不同的图形,有的看起来并不是曲线。
参考资料
- Archimedean spiral Wiki
- Archimedean spiral Wolfram MathWorld
- Archimedean Spiral Plane Curves
- 螺旋线