liexi 发表于 2013-8-3 16:02:25

求解圆柱面上的正弦曲线方程


如图所示假设四边形BCDE是一张白纸,我在上面画了一个正弦曲线,方程是Y=SINX,那么请问
    1:把这张纸卷成一个圆柱形,使边BC重合DE,那么这个圆柱上的正弦曲线的方程是如何的呢?
    2:把这张纸卷成一个圆柱形,使边GH重合DE,那么这个圆柱上的正弦曲线的方程又是如何的呢?这里可以有新的两种假设:
       a、假设BCHG平面是此圆柱面的相切面;
       b、假设线段BC仍然在圆柱上,即相当于第二问的圆柱面是第一问的圆柱面卷的更小了点,使面有重合区域了。
    3、若DBCE是个等腰梯形,且DB小于CE边,边BC和DE为腰线,,梯形关于X轴对称,那么上面的正弦曲线新方程又该如何求得。
求高手帮助我下吧,谢谢了。

liexi 发表于 2013-8-3 16:05:13

我求得的第一问的答案是:X= theta/pi;Y= 4/pi*sin\theta;Z= 4/pi*(1-cos\theta) ; 假设0<=\theta<=4pi,答案对吗?
那么老师们,高手们,能帮我解决下第二问和第三问吗?

liexi 发表于 2013-8-4 20:16:18

抱歉是SINX= θ/pi

liexi 发表于 2013-8-8 04:38:34


卷成圆柱后的曲线就是这样的,大师们帮我分析下思路吧,看如何处理重叠这个环节。

云梦 发表于 2013-8-11 08:53:49

本帖最后由 云梦 于 2013-8-11 10:08 编辑

回答第一问:
1:把这张纸卷成一个圆柱形,使边BC重合DE,那么这个圆柱上的正弦曲线的方程是如何的呢?
当BC重合DE,形成一个圆柱。假设圆柱的半径是R,DE为x方向,DB为y方向。
则:正弦sin(x)在圆柱面上的方程为:
x=0~4Pi
y=Sin(Sin(x/R))
z=Cos(Sin(x/R))

Sin(x)值恰为圆柱截面的弧长。
下图红线表示Sin(x),黑线表示在圆柱面上的X-Y面投影。

云梦 发表于 2013-8-11 09:01:11

回答第二问:
2:把这张纸卷成一个圆柱形,使边GH重合DE,那么这个圆柱上的正弦曲线的方程又是如何的呢?
b、假设线段BC仍然在圆柱上,即相当于第二问的圆柱面是第一问的圆柱面卷的更小了点,使面有重合区域了。
答案和(1)相同只不过圆柱的半径变小。假设r为该圆柱的半径:r<R
x=0~4Pi
y=Sin(Sin(x/r))
z=Cos(Sin(x/r))

云梦 发表于 2013-8-11 09:26:00

本帖最后由 云梦 于 2013-8-11 10:25 编辑

a、假设BCHG平面是此圆柱面的相切面;
DGHE部分和答案(1)相同,在切面BCGH上,由另一方程表达。设DGHE切面与圆柱的夹角为θ:OG的高度为h:
则:sin(x)>arcsin(h)时:
y=h+(sin(x)-arcsin(h))sinθ
z=ctan(sin(x)/R)h-(sin(x)-arcsin(h))cosθ

云梦 发表于 2013-8-11 09:43:12

回答第三问:
若DBCE是个等腰梯形,且DB小于CE边,边BC和DE为腰线,,梯形关于X轴对称,那么上面的正弦曲线新方程又该如何求得。
其实和(1)类似,只不过DBCE形成的是圆台。
假设BC长度为L:圆台半径为R,r,R>r:k=R-r
则斜率=k/L
y=Sin(Sin(x/(r+x*K/L))
z=Cos(Sin(x/(r+x*k/L))

云梦 发表于 2013-8-11 09:46:10

当r=1/5,k=1/10的图形:

云梦 发表于 2013-8-11 09:48:40

如果圆柱轴线在i二维或三维空间,不难推导。你试试看!!
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