笛卡尔的爱心函数解析式为:
$$r = a(1 - \sin\theta)$$
其中,$r$ 表示极坐标中的径向距离,$\theta$ 表示极角,$a$ 是一个正常数,用于控制心形线的大小。
补充说明:
参数 $a$ 的作用
当 $a$ 增大时,心形线的半径增大,心形变得更“饱满”;当 $a$ 减小时,心形线变细。
函数图像特征
该函数在极坐标系中绘制出对称的心形曲线,形状类似于两个圆相交形成的心形图案,中心对称且关于极轴对称。
历史背景
该函数源自笛卡尔与瑞典公主克里斯汀的爱情故事。笛卡尔在穷困潦倒时写下此公式寄给她,她通过绘制图像理解了其中蕴含的深情。
其他形式
该函数也可表示为极坐标下的参数方程:
$$
\begin{cases}
x = r\cos\theta = a(1 - \sin\theta)\cos\theta \\
y = r\sin\theta = a(1 - \sin\theta)\sin\theta
\end{cases}
$$
转换为直角坐标系方程为:
$$
(x^2 + y^2 - ay)^2 = a^2(x^2 + y^2)
$$
该方程在数学和物理学中也有广泛应用,如描述电子轨道等。
通过以上解析,可见笛卡尔的爱心函数不仅是数学上的经典范式,更是科学与情感交融的象征。