Спирический раздел - Spiric section

Спирические сечения как плоские сечения тора

В геометрия, а спиртовая секция, иногда называемый дух Персея, является квартикой плоская кривая определяется уравнениями вида

${displaystyle (x^{2}+y^{2})^{2}=dx^{2}+ey^{2}+f.,}$

Эквивалентно спиртовые секции можно определить как двукруглый кривые четвертой степени, симметричные относительно Икс и у-акси. Спирические секции входят в семейство торические секции и включать семью бегемоты и семья Кассини овалы. Название происходит от σπειρα, что на древнегреческом означает тор.^{[нужна цитата ]}

Спирическое сечение иногда определяют как кривую пересечения тор и плоскость, параллельная его оси симметрии вращения. Однако это определение не включает все кривые, указанные в предыдущем определении, если только воображаемый самолеты разрешены.

Спирические сечения впервые были описаны древнегреческим геометром. Персей примерно в 150 г. до н.э., и считаются первыми описанными торическими сечениями. Название крепкий связано с древними обозначениями спираль тора. ^[1],^[2]

Уравнения

а = 1, б = 2, c = 0, 0.8, 1

Начнем с обычного уравнения для тора:

${displaystyle (x^{2}+y^{2}+z^{2}+b^{2}-a^{2})^{2}=4b^{2}(x^{2}+y^{2}).,}$

Меняя местами у и z так что ось вращения теперь находится на ху-самолет и установка z=c найти кривую пересечения дает

${displaystyle (x^{2}+y^{2}-a^{2}+b^{2}+c^{2})^{2}=4b^{2}(x^{2}+c^{2}).,}$

В этой формуле тор образуется вращением окружности радиуса а с центром, следующим за другим кругом радиуса б (не обязательно больше, чем а, самопересечение разрешено). Параметр c - расстояние от пересекающей плоскости до оси вращения. Нет спиртовых секций с c > б + а, так как пересечения нет; плоскость слишком далеко от тора, чтобы пересекать его.

Расширение уравнения дает форму, показанную в определении

${displaystyle (x^{2}+y^{2})^{2}=dx^{2}+ey^{2}+f,}$

куда

${displaystyle d=2(a^{2}+b^{2}-c^{2}), e=2(a^{2}-b^{2}-c^{2}), f=-(a+b+c)(a+b-c)(a-b+c)(a-b-c).,}$

В полярные координаты это становится

${displaystyle (r^{2}-a^{2}+b^{2}+c^{2})^{2}=4b^{2}(r^{2}cos ^{2} heta +c^{2}),}$

или же

${displaystyle r^{4}=dr^{2}cos ^{2} heta +er^{2}sin ^{2} heta +f.,}$

Спирические сечения на торе шпинделя

Спирические сечения на торе шпинделя

Спирические сечения на торе шпинделя, плоскости которого пересекают шпиндель (внутренняя часть), состоят из внешней и внутренней кривых (см. Рисунок).

Спирические секции как изоптики

Изоптика эллипсов и гипербол - спирические секции. (С. также веб-ссылка Энтузиаст математики.)

Примеры спиртовых секций

Примеры включают гиппопед и Кассини овал и их родственники, такие как лемниската Бернулли. В Кассини овал обладает замечательным свойством: товар расстояния до двух очагов постоянны. Для сравнения, сумма постоянна в эллипсы, разница постоянна в гиперболы и отношение постоянно в круги.

Рекомендации

• Вайсштейн, Эрик В. «Спирическая секция». MathWorld.
• История MacTutor
• 2Dcurves.com описание
• MacTutor биография Персея
• Энтузиаст математики № 9, статья 4

Специфический

1. Джон Стиллвелл: Математика и ее история, Springer-Verlag, 2010, ISBN  978-1-4419-6053-5, п. 33.
2. Уилбур Р. Норр: Древняя традиция геометрических задач, Dover-Publ., Нью-Йорк, 1993, ISBN  0-486-67532-7, п. 268.