Αρχείο:Osculating circles of the Archimedean spiral.svg

Από testwiki
Μετάβαση στην πλοήγηση Πήδηση στην αναζήτηση
Πρωτότυπο αρχείο (Αρχείο SVG, ονομαστικό μέγεθος 1.000 × 1.000 εικονοστοιχεία, μέγεθος αρχείου: 108 KB)

Αυτό το αρχείο είναι από το Wikimedia Commons και ενδέχεται να χρησιμοποιείται από άλλα εγχειρήματα. Η περιγραφή στη σελίδα περιγραφής του εκεί, εμφανίζεται παρακάτω.

Σύνοψη

Περιγραφή
English: Osculating circles of the Archimedean spiral. "The spiral itself is not not drawn: we see it as the locus of points where the circles are especially close to each other." [1]
Ημερομηνία
Πηγή Έργο αυτού που το ανεβάζει
Δημιουργός Adam majewski
άλλες εκδόσεις
SVG ανάπτυξη
InfoField
 Ο πηγαίος κώδικας αυτού του SVG είναι έγκυρος.
 Αυτή η διανυσματική εικόνα δημιουργήθηκε με gnuplot
  This plot uses embedded text that can be easily translated using a text editor.

Σύνοψη

Math equations

Point of an Archimedean spiral for angle t

  
  
 


The curvature of Archimedes' spiral is

Radius of osculating circle is[2]

Center of osculating circle is


 
 


 

where

  • is first derivative
  • is a second derivative

notes

Program computes 130 values of angle ( list tt) from 1/5 to 26:

 [1/5,2/5,3/5,4/5,1,6/5,7/5,8/5,9/5,2,11/5,12/5,13/5,14/5,3,16/5,17/5,18/5,19/5,4,21/5,22/5,23/5,24/5,5,26/5,27/5,28/5,29/5,6,31/5,32/5,
        33/5,34/5,7,36/5,37/5,38/5,39/5,8,41/5,42/5,43/5,44/5,9,46/5,47/5,48/5,49/5,10,51/5,52/5,53/5,54/5,11,56/5,57/5,58/5,59/5,12,61/5,62/5,
        63/5,64/5,13,66/5,67/5,68/5,69/5,14,71/5,72/5,73/5,74/5,15,76/5,77/5,78/5,79/5,16,81/5,82/5,83/5,84/5,17,86/5,87/5,88/5,89/5,18,91/5,92/5,
        93/5,94/5,19,96/5,97/5,98/5,99/5,20,101/5,102/5,103/5,104/5,21,106/5,107/5,108/5,109/5,22,111/5,112/5,113/5,114/5,23,116/5,117/5,118/5,
        119/5,24,121/5,122/5,123/5,124/5,25,126/5,127/5,128/5,129/5,26]


For each angle t computes circle ( list for draw2d). It gives a new list Circles

 Circles : map (GiveCircle, tt)$ 

Command draw2d takes list Circles and draw all circles. Commands from draw package accepts list as an input.

Algorithm

  • compute a list of angles
  • For each angle t from list tt compute a point
  • for each point compute and draw osculating circle

Maxima CAS src code

/*


http://mathworld.wolfram.com/OsculatingCircle.html
The osculating circle of a curve C at a given point  P 
is the circle that has the same tangent as C at point P as well as the same curvature. 



https://en.wikipedia.org/wiki/Archimedean_spiral
https://www.mathcurve.com/courbes2d.gb/archimede/archimede.shtml

https://www.mathcurve.com/courbes2d.gb/enveloppe/enveloppe.shtml

the osculating circles of an Archimedean spiral. There is no need to trace the envelope...

http://xahlee.info/SpecialPlaneCurves_dir/ArchimedeanSpiral_dir/archimedeanSpiral.html

The tangent circles of Archimedes's spiral are all nested. need to proof that archimedes spiral's osculating circles are nested inside each other.

https://arxiv.org/abs/math/0602317
https://www.researchgate.net/publication/236899971_Osculating_Curves_Around_the_Tait-Kneser_Theorem



Osculating Curves: Around the Tait-Kneser Theorem
March 2013The Mathematical Intelligencer 35(1):61-66
DOI: 10.1007/s00283-012-9336-6
Elody GhysElody GhysSerge TabachnikovSerge TabachnikovVladlen TimorinVladlen Timorin

Osculating circles of a spiral. The spiral itself is not not drawn:
we see it as the locus of points where the circles are especially close to each
other.




https://math.stackexchange.com/questions/568752/curvature-of-the-archimedean-spiral-in-polar-coordinates

===============
Batch file for Maxima CAS
save as a a.mac
run maxima : 
 maxima
and then : 
batch("a.mac");




*/


kill(all);
remvalue(all);
ratprint:false;


/* ---------- functions ---------------------------------------------------- */




/* 
converts complex number z = x*y*%i 
to the list in a draw format:  
[x,y] 
*/
draw_f(z):=[float(realpart(z)), float(imagpart(z))]$

/* give Draw List from one point*/
dl(z):=points([draw_f(z)])$

ToPoints(myList):= points(map(draw_f , myList))$








f(t):= t*cos(t)$
g(t) :=t*sin(t)$


define(fp(t), diff(f(t),t,1));
define(fpp(t),	diff(f(t),t,2));
define(gp(t), diff(g(t),t,1));
define(gpp(t), diff(g(t),t,2));


/* 
 point of the Archimedean spiral
 
 
 
 t is angle in turns 
 1 turn = 360 degree = 2*Pi radians 
 
 
*/
give_spiral_point(t):= f(t)+ %i*g(t)$


/* The curvature of Archimedes' spiral is
http://mathworld.wolfram.com/ArchimedesSpiral.html

 */
GiveCurvature(t) := (2+t*t)/sqrt((1+t*t)*(1+t*t)*(1+t*t)) $


GiveRadius(t):= float(1/GiveCurvature(t));
/*
center of The osculating circle of a curve C at a given point  P = give_spiral_point(t)
*/
GiveCenter(T):= block(
	[x, y,f_, f_p, f_pp, g_, g_p, g_pp, n, d ],
	f_ : f(T),
	f_p : fp(T),
	f_pp : fpp(T),
	g_ : g(T),
	g_p : gp(T),
	g_pp : gpp(T),
	n : f_p*f_p + g_p*g_p, 
	d : f_p*g_pp - f_pp*g_p,
	x: f_ - g_p*n/d,
	y: g_ + f_p* n/d,
	return ( x+y*%i)
	
)$


GiveCircle(T):= block(
	[Center, Radius],
	Center : GiveCenter(T),
	Radius : GiveRadius(T),
	return(ellipse (float(realpart(Center)), float(imagpart(Center)), Radius, Radius, 0, 360))

)$ 





/* compute */

iMin:1;
iMax:130;
id:5;

tt: makelist(i/id, i, iMin, iMax)$

zz: map(give_spiral_point, tt)$ /* points of the spiral */

Circles : map (GiveCircle, tt)$

/* convert lists  to draw format */
points: ToPoints(zz )$



/* draw lists using draw package */

path:"~/maxima/batch/spiral/ARCHIMEDEAN_SPIRAL/a2/"$ /*  pwd, if empty then file is in a home dir , path should end with "/" */

/* draw it using draw package by */

 load(draw); 
/* if graphic  file is empty (= 0 bytes) then run draw2d command again */

 draw2d(
  user_preamble="set key top right; unset mouse",
  terminal  = 'svg,
  file_name = sconcat(path,"spiral_rc13_", string(iMin),"_", string(iMax)),
  font_size = 13,
  font = "Liberation Sans", /* https://commons.wikimedia.org/wiki/Help:SVG#Font_substitution_and_fallback_fonts */
  title= "Osculating circles of the Archimedean spiral.\ The spiral itself is not not drawn: we see it as the locus of points where the circles are especially close to each other.",
    
  dimensions = [1000, 1000],
  /* points  of the spiral, if you want to check 
  point_type    = filled_circle,
  point_size    = 1,
  points_joined = true,
  points,*/
  /* circles */
  key = "",
  line_width = 1,
  line_type = solid,
  border = true, 
  nticks = 100, 
  color = red,
  fill_color = white,
  transparent = true,
  Circles
  
  
  
  )$
  

Αδειοδότηση

Εγώ, ο κάτοχος των πνευματικών δικαιωμάτων αυτού του έργου, το δημοσιεύω δια του παρόντος υπό την εξής άδεια χρήσης:
w:el:Creative Commons
αναφορά προέλευσης παρόμοια διανομή
Το αρχείο διανέμεται υπό την άδεια Creative Commons Αναφορά-Παρόμοια Διανομή 4.0 Διεθνής
Είστε ελεύθερος:
  • να μοιραστείτε – να αντιγράψετε, διανέμετε και να μεταδώσετε το έργο
  • να διασκευάσετε – να τροποποιήσετε το έργο
Υπό τις ακόλουθες προϋποθέσεις:
  • αναφορά προέλευσης – Θα πρέπει να κάνετε κατάλληλη αναφορά, να παρέχετε σύνδεσμο για την άδεια και να επισημάνετε εάν έγιναν αλλαγές. Μπορείτε να το κάνετε με οποιοδήποτε αιτιολογήσιμο λόγο, χωρίς όμως να εννοείται με οποιονδήποτε τρόπο ότι εγκρίνουν εσάς ή τη χρήση του έργου από εσάς.
  • παρόμοια διανομή – Εάν αλλάξετε, τροποποιήσετε ή δημιουργήσετε πάνω στο έργο αυτό, μπορείτε να διανείμετε αυτό που θα προκύψει μόνο υπό τους όρους της ίδιας ή συμβατής άδειας με το πρωτότυπο.

see also

references

  1. Osculating curves: around the Tait-Kneser Theoremby E. Ghys, S. Tabachnikov, V. Timorin
  2. mathworld.wolfram : OsculatingCircle

Λεζάντες

Προσθέστε εξήγηση μιας γραμμής για το τι αντιπροσωπεύει αυτό το αρχείο
Osculating circles of the Archimedean spiral

Τα Αντικείμενα που απεικονίζονται σε αυτό το αρχείο

απεικονίζει

osculating circle Αγγλικά

Ιστορικό αρχείου

Πατήστε σε μια ημερομηνία/ώρα για να δείτε το αρχείο όπως εμφανιζόταν εκείνη την χρονική στιγμή.

Ημερομηνία/ΏραΜικρογραφίαΔιαστάσειςΧρήστηςΣχόλιο
τρέχον22:23, 23 Φεβρουαρίου 2023Μικρογραφία για την έκδοση της 22:23, 23 Φεβρουαρίου 20231.000 × 1.000 (108 KB)wikimediacommons>Mrmw

Η ακόλουθη σελίδα χρησιμοποιεί προς αυτό το αρχείο: