【微分几何】如何绘制一种较为完美的球面螺旋?

 时间:2026-02-15 07:33:26

1、球面的经纬度网格,可以确定球面上每一个点,但是极点位置上的经度,则是不易确定的,因此会发生扭曲。

今天的方法,可以有效地避免扭曲。

先画出球面:

aa = ParametricPlot3D[{Cos[u] Sin[v], Cos[u] Cos[v], Sin[u]}, {u, 0, 

   2 Pi}, {v, 0, Pi}, Axes -> False, Boxed -> False, 

  PlotStyle -> Opacity[0.36]]

【微分几何】如何绘制一种较为完美的球面螺旋?

2、来确定北极点的位置:

aa = Show[

  ParametricPlot3D[{Cos[u] Sin[v], Cos[u] Cos[v], Sin[u]}, {u, 0, 

    2 Pi}, {v, 0, Pi}, Axes -> False, Boxed -> False, 

   PlotStyle -> Opacity[0.36]],

  Graphics3D[{Blue, 

    Ball[{Cos[u] Sin[v], Cos[u] Cos[v], Sin[u]} /. u -> Pi/2, 0.05]}],

   PlotRange -> All]

【微分几何】如何绘制一种较为完美的球面螺旋?

3、让北极点绕着x轴旋转,旋转角度为v,再绕着z轴旋转,旋转角度为2v,看看旋转点的轨迹曲线:

ParametricPlot3D[{Sin[v] Sin[2 v], -Cos[2 v] Sin[v], Cos[v]}, {v, 0, 

  Pi}, PlotStyle -> Green]

【微分几何】如何绘制一种较为完美的球面螺旋?

4、如果把上面绕着z轴旋转的角度改为nv,旋转点的轨迹曲线变成如下的形式:

{Sin[v] Sin[n v], -Cos[n v] Sin[v], Cos[v]}

【微分几何】如何绘制一种较为完美的球面螺旋?

5、在作图的时候,对n赋值,就可以得到不同的图形。

比如,n赋值为3:

ParametricPlot3D[{Sin[v] Sin[n v], -Cos[n v] Sin[v], Cos[v]} /. n -> 3,

   {v, 0, Pi}, PlotStyle -> Green]

【微分几何】如何绘制一种较为完美的球面螺旋?

6、n赋值为16的时候,螺旋线的特征已经很明显了。

【微分几何】如何绘制一种较为完美的球面螺旋?

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