摆线的参数方程及图像

如题所述

摆线的参数方程T=2πa,图像是个半弧。

摆线介绍:

摆线,又称旋轮线、圆滚线,在数学中,摆线(Cycloid)被定义为,一个圆沿一条直线运动时,圆边界上一定点所形成的轨迹。它是一般旋轮线的一种。摆线也是最速降线问题和等时降落问题的解。

圆上定点的初始位置为坐标原点,定直线为x轴。当圆滚动j角以后,圆上定点从O点位置到达P点位置。当圆滚动一周,即j从O变动2π时,动圆上定点描画出摆线的第一拱。

再向前滚动一周,动圆上定点描画出第二拱,继续滚动,可得第三拱,第四拱……,所有这些拱的形状都是完全相同的,每一拱的拱高为2a(即圆的直径),拱宽为2πa(即圆的周长)。

历史如下:

摆线最早出现可见于公元1501年出版的C·鲍威尔的一本书中.但在17世纪,大批卓越的数学家(如伽利略,帕斯卡,托里拆利,笛卡儿,费尔马,伍任,瓦里斯,惠更斯,约翰·伯努利,莱布尼兹,牛顿等等)热心于研究这一曲线的性质。

17世纪是人们对数学力学和数学运动学爱好的年代,这能解释人们为什么对摆线怀有强烈的兴趣。在这一时期,伴随着许多发现,也出现了众多有关发现权的争议,剽窃的指责,以及抹煞他人工作的现象。这样,作为一种结果,摆线被贴上了引发争议的“金苹果”和“几何的海伦”的标签。

摆线的研究最初开始于库萨的尼古拉,之后马兰·梅森也有针对摆线的研究。1599年伽利略为摆线命名。1634年吉勒斯·德·罗贝瓦勒指出摆线下方的面积是生成它的圆面积的三倍。1658年克里斯多佛·雷恩也向人们指出摆线的长度是生成它的圆直径的四倍。

在这一时期,伴随着许多发现,也出现了众多有关发现权的争议,甚至抹杀他人工作的现象,而因此摆线也被人们称作“几何学中的海伦”(The Helen of Geometers)。

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