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次摆线的意思、次摆线的详细解释

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次摆线的解释

又称“长(短)幅旋轮线”。一个动圆沿着一条定直线作无滑动的滚动时,动圆外或动圆内一定点的轨迹。如图建立直角坐标系,设动圆的半径为a,圆心至圆外(内)定点m的距离为b,则次摆线的参数方程为x=aφ-bsinφ,y=a-bcosφ。b>a时为长幅旋轮线,b<a时为短幅旋轮线,b=a时即为摆线。

词语分解

专业解析

次摆线是几何学中一类重要的曲线形态,指一个圆沿固定直线或另一圆周无滑动滚动时,圆内或圆外某固定点的运动轨迹。根据轨迹生成方式的不同,可分为「内次摆线」(hypotrochoid)和「外次摆线」(epitrochoid)两种基本类型。

从数学定义来看,当半径为$r$的圆沿半径为$R$的基准圆滚动时:

该曲线在工程领域具有重要应用价值,例如:

  1. 机械工程中用于设计非圆形齿轮传动系统
  2. 自动化设备中构造精密运动轨迹
  3. 艺术设计领域创作对称装饰图案

词源学角度,「次」字在古汉语中表示「附属、伴随」,准确反映了该曲线作为基本摆线衍生形态的特性。据《数学大辞典》(科学出版社,2012)记载,伽利略于1599年首次系统研究此类曲线,后经伯努利等数学家完善理论体系。现代应用可参考《中国大百科全书·数学卷》中关于摆线类曲线的工程实例分析。

网络扩展解释

次摆线是数学中一种重要的曲线类型,其形成过程与圆沿直线的滚动相关。以下为详细解释:

1.定义

次摆线(Trochoid)又称余摆线或变幅摆线,指一个圆(动圆)沿固定直线无滑动滚动时,圆所在平面内某一定点的轨迹。当定点位于圆周上时,轨迹即为常见的摆线(Cycloid),因此摆线是次摆线的一种特例。

2.参数方程

次摆线的参数方程可表示为: $$ x = avarphi - bsinvarphi y = a - bcosvarphi $$ 其中:

3.分类

根据定点位置不同,次摆线分为两类:

4.应用

次摆线在工程领域有实际应用,例如:

5.总结

次摆线是摆线的推广形式,通过调整参数(b)可生成不同形态的曲线。其数学性质与几何构造在理论研究和工业设计中均具有重要意义。如需进一步了解,可参考数学百科或工程学文献。

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