羊角螺线羊角螺线(clothoid),又称欧拉螺线(Euler spiral),是形式为 双头欧拉螺线 x = C ( t ) {\displaystyle x=C(t)} y = S ( t ) {\displaystyle y=S(t)} 的曲线,其中 C ( t ) {\displaystyle C(t)} 、 S ( t ) {\displaystyle S(t)} 为 Fresnel积分: S ( x ) = ∫ 0 x sin ( t 2 ) d t = ∑ n = 0 ∞ ( − 1 ) n x 4 n + 3 ( 4 n + 3 ) ( 2 n + 1 ) ! , {\displaystyle S(x)=\int _{0}^{x}\sin(t^{2})\,dt=\sum _{n=0}^{\infty }(-1)^{n}{\frac {x^{4n+3}}{(4n+3)(2n+1)!}},} C ( x ) = ∫ 0 x cos ( t 2 ) d t = ∑ n = 0 ∞ ( − 1 ) n x 4 n + 1 ( 4 n + 1 ) ( 2 n ) ! . {\displaystyle C(x)=\int _{0}^{x}\cos(t^{2})\,dt=\sum _{n=0}^{\infty }(-1)^{n}{\frac {x^{4n+1}}{(4n+1)(2n)!}}.} 上面参数方程的参数 t {\displaystyle t} ,也是螺线于该点的曲率: κ ( t ) = 2 t {\displaystyle \kappa (t)=2t} 。 两个螺线的中心位于 ± ( 2 π 4 , 2 π 4 ) {\displaystyle \pm ({\frac {\sqrt {2\pi }}{4}},{\frac {\sqrt {2\pi }}{4}})} 由于此螺线的曲率与长度成正比,故常用于公路工程或铁路工程,以缓和直路线与圆曲路线之间的曲率变化(向心力变化)。 在光学上,近场衍射(Fresnel衍射)中会应用Fresnel积分。 性质 C ( x ) {\displaystyle C(x)} 和 S ( x ) {\displaystyle S(x)} 是 x {\displaystyle x} 的奇函数。 C {\displaystyle C} 和 S {\displaystyle S} 是整函数。利用以上的幂级数展开式,可以把Fresnel积分扩展到复数范围,它是解析函数。Fresnel积分可以用误差函数来表示: S ( x ) = π 4 ( i erf ( i x ) + − i erf ( − i x ) ) {\displaystyle S(x)={\frac {\sqrt {\pi }}{4}}\left({\sqrt {i}}\,\operatorname {erf} ({\sqrt {i}}\,x)+{\sqrt {-i}}\,\operatorname {erf} ({\sqrt {-i}}\,x)\right)} C ( x ) = π 4 ( − i erf ( i x ) + i erf ( − i x ) ) {\displaystyle C(x)={\frac {\sqrt {\pi }}{4}}\left({\sqrt {-i}}\,\operatorname {erf} ({\sqrt {i}}\,x)+{\sqrt {i}}\,\operatorname {erf} ({\sqrt {-i}}\,x)\right)} . C ( x ) {\displaystyle C(x)} 和 S ( x ) {\displaystyle S(x)} 所定义的积分不能表示为初等函数。当 x {\displaystyle x} 趋于无穷大时,函数的值为: ∫ 0 ∞ cos t 2 d t = ∫ 0 ∞ sin t 2 d t = 2 π 4 = π 8 . {\displaystyle \int _{0}^{\infty }\cos t^{2}\,dt=\int _{0}^{\infty }\sin t^{2}\,dt={\frac {\sqrt {2\pi }}{4}}={\sqrt {\frac {\pi }{8}}}.} 参见 双曲螺线 圆内螺线 等角螺线 费马螺线 连锁螺线 阿基米德螺线