螺旋线

数学中的一种曲线
螺旋线,又称定倾曲线,是一种其切线与一个固定的方向成定角的曲线。螺旋线这个名词来源于希腊文,它的原意是“旋卷”或 “缠卷”。在2000多年以前,古希腊数学家阿基米德就对螺旋线进行了研究。著名数学家笛卡尔于1638年首先描述了对数螺旋线,并且列出了螺旋线的解析式。[1][2]
螺旋线的特征性质是它的挠率和曲率之比是常数。螺旋线落在一个柱面上,并且与柱面的直母线交成定角。当这个柱面展开成平面时,该螺旋线就成为平面上的一条直线。反过来,当平面卷成柱面时,它上面的直线就称为空间中的螺旋线。[1]
螺旋线在自然界中分布得很广,它同生物生长的现象有着直接的关系。如蜘蛛在圆柱表面上爬行的最佳路径,是一条螺旋线;蝙蝠从高处下飞,是按着锥形螺旋线的路径飞行的。另外,圆柱螺旋线在工程领域应用非常广泛[2][3]

定义

是三维欧氏空间
中以弧长为参数的正则曲线,如果α的挠率τ和曲率k之比为非零常数,则称α为螺旋线(或一般螺线),其特征在于曲线上每一点的切向量始终与一固定方向交与定角。