玫瑰线:一个余弦函数,怎么"开"成一朵花
在极坐标里画一个余弦函数,随着角度 θ 不断增大,曲线会一点点展开,最终呈现出花瓣状的图案。这就是所谓的玫瑰线,标准形式是 r = cos(kθ)。
一个峰值,就是一瓣
理解它的关键很简单:每当 cos(kθ) 经过一个峰值,就对应描绘出一个花瓣。所以花瓣的数量,本质上由 k 决定了余弦振荡的"节奏"。
当 k 是整数时
- k 为奇数 → 得到 k 个花瓣
- k 为偶数 → 得到 2k 个花瓣
为什么奇数会"少一半"?因为对奇数 k 来说,负半周期所画出的轨迹,会和正半周期描绘的图案重合,看起来就像没多长出新花瓣。
分数 k:曲线要绕好几圈才闭合
如果设 k = n/d 是一个分数,情况就更有意思了——曲线不会在一圈内闭合,而是需要循环多次。通常要到 θ = 2πd 之后才闭合;而当 n 和 d 都是奇数时,θ = πd 就够了。
举个具体例子:k = 7/4 时,需要走到 θ = 8π 才能完成全部图案,最终形成 14 个相互重叠的花瓣。
留个问题给你
分数的分子分母组合几乎是无穷的,不同搭配出来的花形差别很大。
你会先尝试哪个分数呢? 是想要花瓣密一点的,还是想试试那种"看起来没闭合、其实快闭合了"的临界情况?
