肾形线Nephroid
双尖点外摆线——阳光在杯壁内反射时看到的亮线正是它。
调节参数
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公式与关键数值
- 参数方程
- 周长图中 = 24
- 面积图中 ≈ 37.7
- 尖点数
r 是滚动圆半径;定圆半径为 2r。
01 · 定义
什么是肾形线?
肾形线(nephroid,"肾形"之意)是有两个尖点的外摆线,由小圆绕半径为其两倍的定圆滚动画出。Proctor 在 1878 年命名了它,而惠更斯早在 1678 年就把它与光学联系起来。
它是日常生活里的焦散线:平行光(阳光)在圆柱形杯壁内反射后,反射光线的包络恰是半条肾形线——咖啡表面那道带尖点的亮线。若光源位于杯沿一点,得到的则是心脏线;两条曲线是回答不同打光方式的近亲。
02 · 性质
关键性质
- 弧长 24r,面积 12πr²。
- 它是 k = 2(R = 2r)的外摆线。
- 平行光照射圆的焦散线——"咖啡杯曲线"。
- 它的渐屈线是缩小一半并旋转 90° 的另一条肾形线。
- 名字来自希腊语 nephros,意为"肾"。
03 · 问答
关于肾形线的常见问题
- 肾形线的方程是什么?
- 参数方程:x = r(3 cos t - cos 3t),y = r(3 sin t - sin 3t)。r 是滚动圆半径;定圆半径为 2r。
- 肾形线的周长是多少?
- 周长:L = 24r。r 是滚动圆半径;定圆半径为 2r。
- 肾形线的面积是多少?
- 面积:A = 12π r^2。r 是滚动圆半径;定圆半径为 2r。
04 · 继续探索