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由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 是 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 將
BF, DH 間的角平分成 45
度。
我們若考慮螺線的極座標方程式:
視 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 是
(
,
– 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。