CurvG
滚动曲线(旋轮线族)

三尖瓣线Deltoid

三尖点内摆线,Steiner 定理的主角:三角形的所有 Simson 线的包络是一条三尖瓣线。

调节参数

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公式与关键数值

参数方程
x=r(2cos⁡t+cos⁡2t)x = r(2\cos t + \cos 2t)
y=r(2sin⁡t−sin⁡2t)y = r(2\sin t - \sin 2t)
周长图中 = 16
L=16rL = 16r
面积图中 ≈ 6.283
A=2πr2A = 2\pi r^2
尖点数
33

r 是滚动圆半径;定圆半径为 3r。

讲解视频

把三尖瓣线做成讲解视频

带着图中的参数打开视频模板。片中每个数都在渲染前算好,可选横屏或竖屏。

开始制作

01 · 定义

什么是三尖瓣线?

三尖瓣线因形似希腊字母 Δ 得名,是三个尖点的内摆线,由小圆在三倍半径的定圆内滚动画出。欧拉在 1745 年研究光学焦散时遇到它;Steiner 在 1856 年的研究让它声名大噪,因此也叫 Steiner 曲线。

Steiner 定理是它的代表作:任取一个三角形,对外接圆上的每一点作 Simson 线(过该点向三边所作垂足的连线),所有这些 Simson 线都与同一条三尖瓣线相切。它还回答了 Kakeya 掉头问题的一个经典情形:单位长的针可以在面积仅 π/8 的三尖瓣线内旋转 180°。

02 · 性质

关键性质

  1. 周长 16r,面积 2πr²(滚动圆面积的两倍)。
  2. 它是 k = 3(R = 3r)的内摆线。
  3. 夹在两支曲线之间的切线弦长恒为 4r。
  4. 任意三角形的 Simson 线族的包络(Steiner 定理)。
  5. 单位线段可以在面积 π/8 的三尖瓣线内完成 180° 掉头。

03 · 问答

关于三尖瓣线的常见问题

三尖瓣线的方程是什么?
参数方程:x = r(2 cos t + cos 2t),y = r(2 sin t - sin 2t)。r 是滚动圆半径;定圆半径为 3r。
三尖瓣线的周长是多少?
周长:L = 16r。r 是滚动圆半径;定圆半径为 3r。
三尖瓣线的面积是多少?
面积:A = 2π r^2。r 是滚动圆半径;定圆半径为 3r。

04 · 继续探索