Параметрическое представление

Эта статья находится на начальном уровне проработки, в одной из её версий выборочно используется текст из источника, распространяемого под свободной лицензией
Материал из энциклопедии Руниверсалис
(перенаправлено с «Параметрическое уравнение»)
Пример параметрической кривой.

Параметрическое представление — используемая в математическом анализе разновидность представления переменных, когда их зависимость выражается через дополнительную величину — параметр.

Параметрическое представление функции

Предположим, что функциональная зависимость [math]\displaystyle{ y }[/math] от [math]\displaystyle{ x }[/math] задана не непосредственно как [math]\displaystyle{ y = f(x), }[/math] а через промежуточную величину [math]\displaystyle{ t. }[/math]

Тогда формулы:

[math]\displaystyle{ x = \varphi(t);\ }[/math][math]\displaystyle{ y = \psi(t) }[/math]

задают параметрическое представление функции одной переменной.

Если предположить, что обе эти функции [math]\displaystyle{ \varphi }[/math] и [math]\displaystyle{ \psi }[/math] имеют производные и для [math]\displaystyle{ \varphi }[/math] существует обратная функция [math]\displaystyle{ \theta, }[/math] явное представление функции выражается через параметрическое как[1]:

[math]\displaystyle{ y = \psi[\theta(x)] = f(x) }[/math]

и производная функции [math]\displaystyle{ y(x) }[/math] может быть вычислена как:

[math]\displaystyle{ y'(x) = \frac{dy}{dx} = \frac{y'_t}{x'_t} = \frac{\psi'(t)}{\varphi'(t)}. }[/math]

Параметрическое представление даёт такое важное преимущество, что позволяет изучать неявные функции в тех случаях, когда их приведение к явному виду иначе как через параметры затруднительно или невозможно через элементарные функции.

Параметрическое представление уравнения

Параметрическое представление для более общего случая: когда переменные связаны уравнением (или системы уравнений, если переменных больше двух).

Параметрическое уравнение

Близкое понятие — параметрическое уравнение[2] множества точек, когда координаты точек задаются как функции от некоторого набора свободных параметров. Если параметр один, мы получим параметрическое уравнение кривой.

[math]\displaystyle{ x = x(t); y = y(t) }[/math] (кривая на плоскости),
[math]\displaystyle{ x = x(t); y = y(t) ; z = z(t) }[/math] (кривая в 3-мерном пространстве),

Выражая координаты точек поверхности через два свободных параметра, мы получим параметрическое задание поверхности.

Примеры

Уравнение окружности имеет вид:

[math]\displaystyle{ x^2 + y^2 = r^2. }[/math]

Параметрическое уравнение окружности:

[math]\displaystyle{ x = r~\cos~t~; }[/math] [math]\displaystyle{ y = r~\sin~t~;~~ 0\leq t \lt 2\pi }[/math]

Гипербола описывается следующим уравнением:

[math]\displaystyle{ \frac{x^2}{a^2}-\frac{y^2}{b^2}=1. }[/math]

Параметрическое уравнение правой ветви гиперболы :

[math]\displaystyle{ x = a~\operatorname{ch}~t }[/math][math]\displaystyle{ ;~y = b~\operatorname{sh}~t~;~~ -\infty \lt t \lt +\infty }[/math]

См. также

Примечания

  1. Фихтенгольц Г. М. Курс дифференциального и интегрального исчисления. Том I. Москва 1969 г. Стр 218.
  2. Математическая энциклопедия. — М.: Советская энциклопедия, 1984. — Т. 5. — С. 221—222.

Ссылки