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笛卡尔爱心函数解析式是多少?

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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。