参数曲线

更新时间:2023-01-08 17:46

参数曲线即用参数方程表示的曲线,参数方程和函数很相似:它们都是由一些在指定的,称为参数或自变数,以决定因变数的结果。例如在运动学,参数通常是“时间”,而方程的结果是速度、位置等。

,表示了平面上半径为、以原点为圆心的。在三维,加入,便是螺旋的图形。这些式子可以表示成:

如果有一个粒子,沿这个螺旋的路径而行,直接微分上面的式子便会得到粒子的速度:

及加速度:

参数曲线亦可以是多于一个参数的函数。例如参数表面是两个参数(s,t)或(u,v)的函数。

譬如一个圆柱:

参数是参变数的简称。它是研究运动等一类问题中产生的。质点运动时,它的位置必然与时间有关系,也就是说,质的坐标x,y与时间t之间有函数关系x=f(t),y=g(t),这两个函数式中的变量t,相对于表示质点的几何位置的变量x,y来说,就是一个“参与的变量”。这类实际问题中的参变量,被抽象到数学中,就成了参数。我们所学的参数方程中的参数,其任务在于沟通变量x,y及一些常量之间的联系,为研究曲线的形状和性质提供方便。

用参数方程描述运动规律时,常常比用普通方程更为直接简便。对于解决求最大射程、最大高度、飞行时间或轨迹等一系列问题都比较理想。有些重要但较复杂的曲线(例如圆的渐开线),建立它们的普通方程比较困难,甚至不可能,列出的方程既复杂又不易理解,如圆的渐开线的普通方程。

根据方程画出曲线十分费时;而利用参数方程把两个变量x,y间接地联系起来,常常比较容易,方程简单明确,且画图也不太困难。

常见参数方程

过(h, k),斜率为m的直线:

圆:

椭圆:

双曲线:

抛物线:

螺线:

摆线:

注:上文中的a, b, c, h, k, l, m, p, r为已知数,t都为参数, x, y为变量。

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