关于javascript:JavaScript-数学曲线等角螺线

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引子

继阿基米德螺线之后,发现等角螺线。

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简介

等角螺线又称为黄金螺线或对数螺线,1638 年 Descartes 发现了等角螺线,起初 Jakob Bernoulli 钻研发现了等角螺线自再造的个性,Jakob Bernoulli 对螺线十分着迷,以至于他要求刻在本人的墓碑上,并附词“eadem mutata resurgo”(“纵使扭转,依然故我”)。最初,Torricelli 独立实现了这项工作,并找到了曲线的长度。

等角螺线名称的由来,因为其个性:在螺线上任取一点 A,该点与极坐标极点相连造成的直线,与该点的切线造成的夹角为定值。

在极坐标系中公式形容:

公式阐明:

  • r:与原点的间隔。
  • a:常数。
  • b:常数。
  • e:常数。
  • θ:与 x 轴的角度。

天然景象有:

  • 鹦鹉螺的贝壳像等角螺线。
  • 菊的种子排列成等角螺线。
  • 昆虫以等角螺线的形式靠近光源。
  • 旋涡星系的旋臂差不多是等角螺线。
  • 低气压 (寒带气旋、温带气旋等) 的外观像等角螺线

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:

这是示例,绘制次要逻辑代码:

function draw() {
  let a = 0.1, b = 0.3, angle = 0;
  let x = 0, y = 0, points = [];
  const acceleration = 0.1, circleNum = 4;
  // 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) {const anglePow = Math.pow(Math.E, b * angle);
    x = a * anglePow * Math.cos(angle);
    y = a * anglePow * Math.sin(angle);
    points.push([x, y]);
    angle = angle + acceleration;
  }
  // 实现把点绘制成线的办法
  line({points: points});
}

参考资料

  • Golden spiral Wiki
  • Logarithmic Spiral
  • Equiangular Spiral
  • 等角螺线
正文完
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