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項目符號

黃金矩形畫出等角螺線

        每個黃金矩形都可以被分割成一個正方形和一個更小的黃金矩形,如圖,黃金矩形 ABDF 可以分成正方形 ABCH 與小一點的黃金矩形 CDFH(其中 C BD 的黃金分割點)。如此一直分割下去,你也可以發現:所有黃金矩形的四個端點都會落在 AE, BF, CG, DH 幾條線上。而且,將大的黃金矩形 ABDF 繞著 O 點(BF, DH 的交點)順時針旋轉 90 度,並縮小 Φ 倍,就可以得到它分割出來的小黃金矩形 CDFH。而讓 CDFH 再繞 O 點旋轉 90 度,並縮小 Φ 倍,又可以得到更小的黃金矩形 EFHJ。以此類推,會將 B 點轉換到 D 點,再轉換至 F 點,然後是 H 點……,這表示:∠BOD =DOF =FOH =HOJ =HOB = 90˚。而且 。現在看看 ΔBOD,既然 ,那麼 OC 就是BOD 的角平分線 (為什麼?),因此 CG, AE BF, DH 間的角平分成 45 度。

        我們若考慮螺線的極座標方程式:

AE 為極座標的橫軸,CG 為縱軸,O 為原點,並令 E 的點座標為 (1, 0)(表示 OE 長度為 1,與橫軸正向的夾角為 0 (弳度)),那麼 C 的座標就是 (Φ, )A 則是 (Φ2,π)。同樣的,G 的座標就是 (, )I (, – π),以此類推。因此你可以用 (r, θ) = (Φn, ) 來表示螺線上的點。由於 θ = ,所以 ,代入 r = Φn,就可以得到該螺線的方程式  r =  或是 r = Mθ(令 M = ),也就是螺線上任一點與原點的距離(r)為常數 的角度(θ)次方,我們稱這種螺線為“等角螺線”(Equiangular Spiral),等角螺線的特性就是:原點與該螺線上任一點的連線(向徑)和該點切線永遠保持一定的角度。不過,事實和我們上面繪的圖形有稍許差距:螺線的切線並不是這些黃金矩形的邊。

 

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