• JavaScript 数学曲线—等角螺线


    引子

    阿基米德螺线之后,发现等角螺线。

    简介

    86-1

    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,后来 Jakob Bernoulli 研究发现了等角螺线自再造的特性,Jakob Bernoulli 对螺线非常着迷,以至于他要求刻在自己的墓碑上,并附词 “eadem mutata resurgo”(“纵使改变,依然故我”)。最后,Torricelli 独立完成了这项工作,并找到了曲线的长度。

    等角螺线名称的由来,由于其特性:在螺线上任取一点 A ,该点与极坐标极点相连形成的直线,与该点的切线形成的夹角为定值。

    在极坐标系中公式描述:

    86-2

    公式说明:

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

    自然现象有:

    • 鹦鹉螺的贝壳像等角螺线。
    • 菊的种子排列成等角螺线。
    • 昆虫以等角螺线的方式接近光源。
    • 旋涡星系的旋臂差不多是等角螺线。
    • 低气压(热带气旋、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,需要做一个转换。

    86-3

    由上面的图可知取一个点有下面的数学转换关系:

    x = rcos(θ)
    y = rsin(θ)
    θ = arctan(y/x)
    

    结合极坐标系的公式可得:

    86-4

    这是示例,绘制主要逻辑代码:

    function draw() {
      let a = 0.1, b = 0.3, angle = 0;
      let x = 0, y = 0, points = [];
      const acceleration = 0.1, circleNum = 4;
      // 注意这里角度的递增,以 2 * Math.PI 为基准进行比较,控制画多少圈
      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方法
      line({ points: points});
    }
    

    参考资料

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  • 原文地址:https://www.cnblogs.com/thyshare/p/15456924.html
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