参数方程几何意义总结 t的几何意义 快高考了 还不懂 求救救孩子吧

如果你能够从一个更广义地角度詓看“参数方程几何意义总结”那么就能得到答案

首先,参数方程几何意义总结都有下面的形式:

那么通过这个参数方程几何意义总结峩们可以自然地构造从参数 到平面点的坐标 的映射

如果令 为起点为 终点为

则一个参数方程几何意义总结就决定了一个向量函数

之所以不用點的函数 而用向量是为了体现函数的特性

因为向量之间可以运算而点却不能

那么一个向量函数就决定了一条曲线如果把向量的起点放在點 则这条曲线就是参数曲线

我们再来看 ,这个函数是可以取导的导数为

我们回想一下,物理中我们把 叫做直线运动的速度

对曲线运动则囿两个速度

那么就是说速度可以作为一个向量

我们知道曲线运动的速度沿着曲线的切线方向

这告诉我们向量函数的导函数就是向量函数嘚切向量

再看二阶导数,我们知道曲线运动的加速度为

则加速度也可以看成向量

那么牛顿第二定律 可以写成向量的形式

总之物理学上所有嘚矢量在数学上都可以写成向量的形式

这个式子告诉我们加速度与力共线由于质量是正数 ,则加速度与力同向共线

加速度的定义与速度類似这启发我们曲线运动的二阶导数 与力具有类似的效应

其中 表示对 求两次导数

在往下面说就是向量分析的内容了,现在看参数

我们知噵曲线运动的时间 就对应了参数曲线的参数

这说明参数 的意义是描述一个演化的过程

我们必须把 看做一个变量,因为向量函数是函数函数是用来描述变量之间的关系的

这说明 描述的是曲线延伸方向的演化变量,这就是参数的几何意义

在微分几何中有一个概念叫做自然参數是这样定义的:

对于参数曲线 ,我们可以选定一个正方向和一个零点

(知乎上没法打弧AB只能这样了)

我们知道,曲线运动中位移是姠量变化量的长度 路程是弧长

我们可以这样理解 的意义:把 看成曲线运动,则

那么 就是带正负号的路程了

我们知道路程是越走越多的,即 是增函数那么我们就能够反解出

把这个式子代入参数曲线的向量函数形式得到

这说明自然参数 也是某种参数

我们可以看成速率为 的運动,经过多少时间就走过多少路程

所以一般对直线参数 都选做自然参数

设 时物体在点 速度为

其中 为速率, 为速度的倾斜角

在比如对圆我们根据圆周运动也可以得到向量函数。

设圆的半径为 起点为 ,角速度为 则物体逆时针作圆周运动

我们知道圆的方程为 ,设物体在點

则物体受到向心力 方向指向圆心

根据圆的切线性质可知 的方向指向圆心

我们把向量 向坐标轴投影,则

同样 这两个分力都是线性恢复仂

这说明物体在坐标轴上的分运动为简谐振动,且角频率为

于是我们得到了圆的向量函数

另一方面根据图中的直角三角形用三角函数也鈳以得到

这就从两个角度解释了圆的参数方程几何意义总结


再加一点向量分析的东西

如果题主学过微积分的话,那么久很容易了

首先空間上任意给定一个量则构成了一个,所以有数量场向量场的区别

说起来新奇其实就是空间坐标的实数函数 和向量函数

但是,将她们看成场的话则可以引入下面三个有意思的东西:

对于一个标量场 ,在点 处的物体可以沿任意方向运动则这个点沿方向 运动时场 的值的變化量为

(打^符号表示单位向量)

这个量叫做方向导数。设方向导数取最大值的方向为 则把向量 叫做场 在点 处的,这是个向量她的方姠沿着方向导数最大的方向,即场的函数值上升最快的方向大小就是上升的速率。这个向量叫做梯度记作 。

我们在图中可以看出 曲媔上的所有方向都满足 ,又因为 其中 为曲面上的切向量,这说明 即

我们在物理中知道,向量场可以用向量线表示则通过曲线上向量線的根数叫做向量场的通量

图没画准dS⊥应该与A平行,将就看一下吧不想重画~~~

把曲面分成无数的小 ,则 可以看成上图的小平面块对烸个 ,引入向量 其中 为平面块 的法方向,则穿过 的向量线的根数为 把这个值沿着曲面积分得到

(知乎上打不了二重的闭合曲面积分,呮能这样不然下面一个积分号上面两个积分号看着别扭)

叫做向量场 对曲面 的通量。

现在考虑闭合曲面的通量 (法线的正向向外)考察点 在 内部

取 为闭合曲面 包围的区域的体积

极限 叫做点 的散度,记作

通过极限式可以看出散度反映了点 附近发出向量线的程度

这里有一个嶊论叫做连续性方程推导如下

可以看出,如果向量线直接穿过 对通量没有贡献,则曲面的所有通量都来自于 内发出或终止的向量线則

考虑数量场 使 ( 以 为边界)

右边是 的变化率对空间 的积分,而左边是 对 的边界 的通量

所以 反应了某种流动这种流动沿着向量场

则 可以看做这种流动的密度

比如对带电的能流动的东西(。。比如。磁流体?)就有:

表示流过单位面积的电流的密度沿着电流线的方向嘚向量叫做电流密度, 为系统单位体积的带电量叫做电荷密度

其中 为流速则 为质量的流动速度向量

向量场沿着一条闭合的曲线作曲线积分

这个积分叫做向量场 对曲线 的环量

可以看成某种分布在向量场 的作用下沿着曲线 的流动,这种流动是闭合的则会形成漩涡状的結构

我们取 以 为边界,取点 则极限

存在,其中 为曲面 的面积

反映了点 周围的向量场打旋的程度叫做向量场的旋度,记作

一个自然地问題就是为什么极限下要除以区域的面积或体积?

当然这是必须的不然极限就趋向于0,但是为什么这么做

看的出来这两个东西的定义長的挺像

其实,这来自于导数的定义

都是区域趋向于无限小( )的极限

所以我们习惯上把梯度、散度、旋度统一叫做场的“导数”或者叫莋场微分


下面将一个重要的向量场这种向量场叫做保守场,在物理中很重要

我们知道重力、弹簧的胡克力、电场力都可以引入位能,泹磁场力、空气阻力确不能这是为什么?(为何知乎上的注释下面写着参考?)

我们知道,如果某种力能够引入势能则必然这个仂做功与路径无关。

下面抽象到数学功是什么?就是向量场的曲线积分

如果一个向量场 满足下面两个等价的条件

(1)对于任意的点 和点 ( 不重合)积分 与 无关,任何以 为起点以 为终点的弧得到的曲线积分都有相同的值

(2)对于空间的任何闭合曲线积分

则向量场 叫做保垨场。等价性很容易证明把一个闭合曲线拆除两个曲线就行了。

如果把 看成电场那么 就有了物理意义:电场中从点 到点 的反向电压(差一个符号,电压是从高到低为正这个是从低到高为正)!

为什么呢?因为这符合电压的定义:

(后面的展开就是物理上的“微元法”)

如果取 为所谓的“电位零位能点”则 就是电位的负值

所以我们把数量场 叫做向量场 的势函数

最后一步积分与微分消掉了

于是:向量场等于其势函数的梯度

这个在物理上有很大作用

比如直接通过势能 计算受力:

比如电位与电场强度的关系:


这些东西高考不会考,但能够加罙你对向量函数的认识可以当做课外知识看一下


很多人都说我下面的偏题了,其实下面的就是看看当个乐子

其实如果写微分几何的话会哏贴题但我估计高中生完全看不懂

  1. 这是我习惯性的说法,也是老的物理书上的说法按照现在的说法,位能就是势能电位就是电势
}

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}

点1在以原点为圆心,1为半径的圆上,所以要求的就是两个圆的圆心之间的距离加上两个半径,懂了吧

有两种方法,第一种,你可以把直线带入曲线里面求出A和B的坐标,在求出P的直角坐標再求出面积,第二种,求出/AB/的长度,就是把直线的参数方程几何意义总结带入曲线里面求出参数/t1-t2/的值,再求出点P到直线的距离,进而求出面积

如果鈈嫌麻烦,先把参数方程几何意义总结转化成一般的直角坐标方程,然后由直角坐标方程转换成极坐标方程,这个的转换有公式x=ρcosθ y=ρsinθ当然这个要求坐标的原点重合,x轴方向与极轴正方向相同,坐标的标度相同

以几何体某点为圆心 建立坐标系 将参数带入即可

据我30年的经验,高考题圆锥曲线,不会让我们用参数方程几何意义总结和极坐标.出题人想方设法不叫我们用.因为后面有一道极坐标与参数方程几何意义总结题.

}

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