【Re:PhiEdit / RPE】 曲線軌跡教程 ·【二】圓與橢圓的參數(shù)方程
【圓周(橢圓)運動】
本教程的上半部分對運動分解進行了簡單的解釋,同時對三角函數(shù)進行了詳細闡釋,我們可以從教程前置二的結(jié)尾得出我們該怎么寫圓的參數(shù)方程?,F(xiàn)在,我們寫出x與y的簡諧運動方程:

前文說過,A 控制振幅,那么這里的 A 控制的就是整個運動的“振幅”——半徑。振幅越大,運動的“幅度”,也就是半徑越大。
如果 Ax ≠ Ay?,感性理解一下,你會得到的就是如下圖的橢圓,因為“一個方向幅度大,另一個方向幅度小”。

下面是在RPE中的預(yù)覽對比。



ω 控制的是頻率/周期,也就是說,ω 越大,周期()越短,整個運動周期會“變快”。(公式不能改顏色qwq)
以 x 方向為例,由于原式中 ω 乘在了自變量 $t$ 上,而 $t$ 是一個在0到1之間變化的、很小的值。
?
我們知道, ω 越大,整個簡諧運動就進行得越快,也即對于相同的簡諧運動,點如果要運動一個周期,ω 越大用時越短。
我們這里轉(zhuǎn)化一下(固定時間)就可以得到:在相同的時間內(nèi),ω 越大,整個運動進行的次數(shù)越多。
這就意味著,ω 控制的是錨點在運動中轉(zhuǎn)了多長的圓弧,或錨點在這個運動中轉(zhuǎn)了多少周。
下圖描述的是錨點運動軌跡為(從上到下)1/4圓弧、半圓與圓時,參數(shù)方程的不同。




可能有同學(xué)會問:如果這個圓弧不是我想截取的那一部分怎么辦?
還記得 φ 的用處嗎?它是用來平移三角函數(shù)圖像的。由于時間 $t$ 一定,平移操作等效于修改起點,如圖(x = $t$,0 ≤ $t$ ≤ 1,圖中兩條直線截取的部分即為我們截取的簡諧運動)。

也就是說,φ 可以幫助我們控制我們截取的是哪一段圓弧,如下圖。




(φ = 2*Pi 時顯然與 φ = 0 等效。為什么?看看教程前置一的最后你就知道了())


b 的功能還是那么簡單,直接使得函數(shù)值增加或減少一個值b,在這里的作用就是移動圓心。


可能還會有細心的同學(xué)問:
你這樣是逆時針轉(zhuǎn)的,我可以讓它順時針轉(zhuǎn)嘛?
當(dāng)然可以,我們只需要把x與y的 $t$ 都改成 (1-$t$) 就好,這樣它就會完全相反地變化。
(預(yù)覽軌跡的綠側(cè)代表起點,紅側(cè)代表終點)



這些就是曲線軌跡的入門部分。恭喜你,你已經(jīng)學(xué)會了基礎(chǔ)的曲線軌跡,點擊生成!
本教程中的動圖與圖片均為我使用 Desmos 和?GeoGebra 制作。