操作说明:
任意选择一个井盖,尝试能否使其从相应的井口落下。
产品简介:
定宽曲线的概念:具有(类似圆的)定宽性的曲线称为定宽曲线。定宽性,几何上的理解是:将一个圆放在两条平行线中间,使之与这两平行线相切。则可以做到:无论这个圆如何运动,它还是在这两条平行线内,并且始终与这两条平行线相切。
视频演示:
原 理:
定宽曲线是指具有(类似圆的)定宽性的曲线。定宽曲线的定义是:平面上一凸形封闭曲线,不论如何转动,其宽度永远不变。这种“宽度”是指平行线“夹住”某封闭曲线时,平行线间的距离。具体来说,将一个闭合曲线放在两条平行线中间,使之与这两平行线相切,无论这个闭合曲线如何运动,只要它仍与原平行线中的一条直线相切,就必与另一条直线相切。
数学定义和性质
定宽曲线的数学定义是:平面上一凸形封闭曲线,不论如何转动,其宽度永远不变。这种“宽度”是指平行线“夹住”某封闭曲线时,平行线间的距离。具体来说,将一个闭合曲线放在两条平行线中间,使之与这两平行线相切,无论这个闭合曲线如何运动,只要它仍与原平行线中的一条直线相切,就必与另一条直线相切。
常见例子
常见的定宽曲线包括圆形、莱洛三角形和橡子图形。莱洛三角形由三个圆相交得出,三条边皆为圆弧。橡子图形在每个方向上的宽度都等于正三角形的边长,用它的形状做成滚轮,和圆形滚轮的效果是一样的。
应用领域
定宽曲线在工业设计中有很多应用。例如,莱洛三角形常用于工业钻孔,因为它能保证在任意方向上保持等宽,使得钻孔更加精确。此外,定宽曲线的特性也使得它们在机械设计和制造中有着广泛的应用,如发动机气缸的转子形状常常采用莱洛三角形。
应 用:
定宽曲线在多个领域中有广泛的应用,主要包括几何学、工程学和货币设计等方面。
几何学中的应用
定宽曲线具有在每个方向上宽度相等的特性,这使得它们在几何学中具有重要的研究价值。例如,勒洛三角形是一种典型的定宽曲线,它由等边三角形的三个顶点为圆心,以边长为半径画弧连接而成。勒洛三角形不仅在每个方向上的宽度相等,而且其面积是定宽曲线中最小的。这种特性使得勒洛三角形在几何学研究中具有独特的地位。
工程学中的应用
在工程学中,定宽曲线也有广泛的应用。勒洛三角形由于其定宽性和滚动性,常被用于制作滚轮,效果与圆形滚轮相似,但可以节省材料和成本。此外,勒洛三角形还被用于设计井盖,因其不会掉进井里,且面积小、成本低。在工业钻孔中,定宽曲线的特性使得钻头能够更平稳地钻孔,提高了工作效率。
货币设计中的应用
在货币设计中,定宽曲线也有其独特的魅力。例如,英国的20便士和50便士硬币就是采用勒洛七边形的设计,这种设计不仅具有视觉冲击力,还因其定宽曲线的特性适用于自动投币机。这种设计使得硬币在自动投币机中能够平稳滚动,提高了机器的识别率和准确性。