对数螺线
等角螺线、对数螺线或生长螺线是在自然界常见的螺线,在极坐标系中,这个曲线可以写为
或
因此叫做“对数”螺线。
定理
等角螺线的臂的距离以几何级数递增。
设为穿过原点的任意直线,则
与等角螺线的相交的角永远相等(故其名),而此值为。
设为以原点为圆心的任意圆,则
与等角螺线的相交的角永远相等,而此值为,名为“倾斜度”
等角螺线是自我相似的;这即是说,等角螺线经放大后可与原图完全相同。
等角螺线的渐屈线和垂足线都是等角螺线。
从原点到等角螺线的任意点上的长度有限,但由那点出发沿等角螺线走到原点却需绕原点转无限次。这是由 Torricelli 发现的。
历史
雅各布·伯努利的墓碑,下方即为雕刻师误刻的阿基米德螺线。
等角螺线是由笛卡儿在1638年发现的。雅各布·伯努利后来重新研究之。他发现了等角螺线的许多特性,如等角螺线经过各种适当的变换之后仍是等角螺线。他十分惊叹和欣赏这曲线的特性,故要求死后将之刻在自己的墓碑上,并附词“纵使改变,依然故我”(eadem mutata resurgo)。但雕刻师误将阿基米德螺线(等速螺线)刻了上去。
自然现象
鹦鹉螺的贝壳像等角螺线
旋涡星系的旋臂像等角螺线
低气压的外观像等角螺线
鹦鹉螺的贝壳像等角螺线
菊的种子排列成等角螺线
鹰以等角螺线的方式接近它们的猎物
昆虫以等角螺线的方式接近光源
蜘蛛网的构造与等角螺线相似