學習唐大仕mooc的課程筆記系列3:有趣的心形線

2021-03-01 geogebra與數學深度融合

案例一:心形曲線

方法:1:輸入r=1+cos(θ)

在代數區變成極坐標的參數形式,如下

這個就是與笛卡爾的故事傳說,有名的心形圖像。

但是為何這個能畫出這樣的圖形,需要一些極坐標與參數方程的知識。

方法2:輸入:曲線((sin³(t), (13cos(t) - 5cos(2t) - 2cos(3t) - cos(4t)) / 16), t, 0, 2π)

代數和繪圖區的圖形如下:

這個形

狀很漂亮,但是這個方程是如何得到的呢?經驗公式嗎?

方法3:隱式曲線,輸入:a: (x² + y² - 1)³ = x² y³

這個是不閉合的,不能整體上顏色。

方法4:輸入:b: x² + y² = 1 + abs(x) y

得到:

輸入:c: x² + y² = 1 + sqrt(x)³ y

輸入:d: x² + (y - (x²)^(1 / 3))² = 1

對比上述的方法,最好看的是方法1和2,

優點是:能夠閉合,能夠塗色。

反思1:這些曲線究竟是如何想出來的?ggb繪製這些曲線的機制是什麼?

反思2:曲線的指令非常重要,神奇,接下繼續……

案例二:利薩茹曲線

曲線(sin(a t + k π), sin(b t), t, 0, 100π)

然後描點M,即點M=描點({sin(a t + k π), sin(b t)}),

跟蹤得到美麗的圖像

百科顯示:

數學上,利薩茹(Lissajous)曲線(又稱利薩茹圖形、李薩如圖形或鮑迪奇(Bowditch)曲線)是兩個沿著互相垂直方向的正弦振動的合成的軌跡。

納撒尼爾·鮑迪奇在1815年首先研究這一族曲線,朱爾·利薩茹在1857年作更詳細研究。

特別情況

以下是利薩茹曲線的例子,其中{\displaystyle \phi =0},{\displaystyle a=b},{\displaystyle p}是奇數,{\displaystyle q}是偶數,{\displaystyle |p-q|=1}。

在電子學上的應用

藉由使用利薩茹圖形可以測量出兩個信號的頻率比與相位差。

反思3:這些圖像沒有ggb的時候,我們都不知道是怎麼繪製出來的!

現在有了這麼好的工具,真的是我們的幸運!

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