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二维螺旋曲线方程式,弧长计算及作图实现

2020-04-25 18:42:12  阅读:877  来源: 互联网

标签:customPlot yAxis 弧长 方程式 作图 int setTicker xAxis ticker


设R1为内径,n为圈数,d为圈距。

  • 参数方程式如下:

\left\{\begin{matrix} x=(R_1+ndt)cos(n\cdot 2\pi t) & \\ y=(R_1+ndt)sin(n\cdot 2\pi t) & ,t\in [0,1] \end{matrix}\right.

 

  • 极坐标方程如下:

\left\{\begin{matrix} r=(R_1+ndt) & \\\theta =n\cdot 2\pi t& ,t\in [0,1] \end{matrix}\right.

  • 计算长度可近似为:

L=n\pi (2R_1+nd)

  • 举例证明

如果内半径为R1 = 5,并且每转弯处半径增加为d=0.81,圈数n = 7.5。

利用L=n\pi (2R_1+nd)计算得:

L=n\pi (2R_1+nd) =7.5\pi (2*5+7.5*0.81) =378.56625

而使用极坐标中曲线的弧长的公式来计算计算得:

L=\int_{0}^{15\pi }\sqrt{r^2+(\frac{dr}{d\theta })^2}d\theta \\ \\=\int_{0}^{15\pi }\sqrt{(R_1+\frac{d\cdot \theta }{2\pi })^2+(\frac{d}{2\pi })^2}d\theta \\ \\=\frac{d}{2\pi } \int_{0}^{15\pi }\sqrt{(\frac{2\pi R_1}{d}+\theta )^2+1}d\theta \\ \\=378.617

两者近似相等。

  • qt作图如下

  • 源码
  // create empty curve objects:
    QCPCurve *fermatSpiral1 = new QCPCurve(m_customPlot->xAxis, m_customPlot->yAxis);
    // set the same step between xAxis and yAxis
    QCPAxisTickerFixed *ticker = new QCPAxisTickerFixed;
    ticker->setTickStep(1);
    m_customPlot->xAxis->setTicker(QSharedPointer<QCPAxisTicker>(ticker));
    m_customPlot->yAxis->setTicker(QSharedPointer<QCPAxisTicker>(ticker));
    // generate the curve data points:
    const int pointCount = 500;
    QVector<QCPCurveData> dataSpiral1(pointCount);
    for (int i=0; i<pointCount; ++i)
    {
        double phi = i/(double)(pointCount-1);
        double N = 7.5;//圈数
        double d_Inner = 5;//内径
        double d = 0.81;//圈距
        double Dis =N*d*phi;//外径 - 内径
        dataSpiral1[i] = QCPCurveData(i, (d_Inner + Dis)*qCos(N*phi*2*M_PI), (d_Inner + Dis)*qSin(N*phi*2*M_PI));
    }
    // pass the data to the curves; we know t (i in loop above) is ascending, so set alreadySorted=true (saves an extra internal sort):
    fermatSpiral1->data()->set(dataSpiral1, true);
    // color the curves:
    fermatSpiral1->setPen(QPen(Qt::blue));

 

 

 

 

 

 

 

标签:customPlot,yAxis,弧长,方程式,作图,int,setTicker,xAxis,ticker
来源: https://blog.csdn.net/qq_23516957/article/details/105709206

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