กลับไปหน้าบทความ

อ่าน 9 นาที

สมการพาราเมตริก

ในทางคณิตศาสตร์สมการพาราเมตริกแสดงปริมาณหลายอย่าง เช่นพิกัดของจุดในรูปฟังก์ชัน ของ ตัวแปรหนึ่งตัวหรือมากกว่าที่เรียกว่าพารามิเตอร์

สมการพาราเมตริก

เส้นโค้งผีเสื้อสามารถกำหนดได้ด้วยสมการพาราเมตริกของxและy

ในทางคณิตศาสตร์สมการพาราเมตริกแสดงปริมาณหลายอย่าง เช่นพิกัดของจุดในรูปฟังก์ชัน ของ ตัวแปรหนึ่งตัวหรือมากกว่าที่เรียกว่าพารามิเตอร์[ 1 ]

ในกรณีที่มีพารามิเตอร์เดียว สมการพาราเมตริกมักใช้เพื่อแสดงวิถีการเคลื่อนที่ของจุด สำหรับกรณีนี้ พารามิเตอร์มักจะเป็นเวลา แต่ไม่จำเป็นเสมอไป และจุดนั้นจะอธิบายเส้นโค้งที่เรียกว่าเส้นโค้งพาราเมตริกในกรณีที่มีพารามิเตอร์สองตัว จุดนั้นจะอธิบาย พื้นผิวที่เรียกว่า พื้นผิวพาราเมตริกในทุกกรณี สมการเหล่านี้เรียกรวมกันว่าการแสดงพาราเมตริก [ 2 ]หรือระบบพาราเมตริก [ 3 ]หรือการกำหนดพารามิเตอร์ (สะกดว่าparametrization , parametrisation ) ของวัตถุ[ 1 ] [ 4 ] [ 5 ]

ตัวอย่างเช่น สมการ x=คอสทีy=บาปที{\displaystyle {\begin{aligned}x&=\cos t\\y&=\sin t\end{aligned}}} สร้างการแสดงแบบพาราเมตริกของวงกลมหน่วยโดยที่tคือพารามิเตอร์: จุด( x , y )อยู่บนวงกลมหน่วยก็ต่อเมื่อมีค่าtที่ทำให้สมการทั้งสองนี้สร้างจุดนั้นขึ้นมาได้ บางครั้งสมการพาราเมตริกสำหรับตัวแปรเอาต์พุตแบบสเกลาร์ แต่ละตัวจะถูกรวมเข้าเป็นสมการพาราเมตริกเดียวในรูป แบบเวกเตอร์ :

(x,y)=(คอสที,บาปที).{\displaystyle (x,y)=(\cos t,\sin t).}

โดยทั่วไปแล้ว การแสดงผลแบบพาราเมตริกจะไม่เป็นเอกลักษณ์ (ดู§  เส้นโค้งระนาบพาราเมตริก ) ดังนั้นปริมาณเดียวกันอาจแสดงได้ด้วยการกำหนดพารามิเตอร์ที่แตกต่างกันหลายแบบ[ 1 ]

นอกจากเส้นโค้งและพื้นผิวแล้ว สมการพาราเมตริกยังสามารถใช้อธิบายแมนิโฟลด์และวาไรตีเชิงพีชคณิต ที่มี มิติสูงกว่าได้ โดยจำนวนพาราเมตริกจะเท่ากับมิติของแมนิโฟลด์หรือวาไรตี และจำนวนสมการจะเท่ากับมิติของปริภูมิที่พิจารณาแมนิโฟลด์หรือวาไรตีนั้น (สำหรับเส้นโค้ง มิติคือหนึ่งและใช้พาราเมตริกหนึ่งตัว สำหรับพื้นผิว มิติคือ สองและ ใช้พาราเมตริก สองตัวเป็นต้น)

สมการพาราเมตริกมักใช้ในจลนศาสตร์โดยที่วิถีการเคลื่อนที่ของวัตถุจะถูกแทนด้วยสมการที่ขึ้นอยู่กับเวลาเป็นพารามิเตอร์ เนื่องจากการใช้งานนี้ พารามิเตอร์ตัวเดียวมักจะถูกกำหนดให้เป็นtอย่างไรก็ตาม พารามิเตอร์สามารถแทนปริมาณทางกายภาพอื่นๆ (เช่น ตัวแปรทางเรขาคณิต) หรือสามารถเลือกได้ตามอำเภอใจเพื่อความสะดวก การกำหนดพารามิเตอร์ไม่ซ้ำกัน สมการพาราเมตริกมากกว่าหนึ่งชุดสามารถระบุเส้นโค้งเดียวกันได้[ 6 ]

การทำให้เป็นนัย

การแปลงชุดสมการพาราเมตริกให้เป็นสมการปริยาย เดียว เกี่ยวข้องกับการกำจัดตัวแปรtออกจากระบบสมการx=เอฟ(ที), y=จี(ที).{\displaystyle x=f(t),\ y=g(t).}กระบวนการนี้เรียกว่า ' การทำให้เป็นรูปธรรมโดยปริยาย ' หากสมการใดสมการหนึ่งสามารถแก้หาค่าt ได้ นิพจน์ที่ได้สามารถนำไปแทนในสมการอีกสมการหนึ่งเพื่อให้ได้สมการที่มี เฉพาะ xและyเท่านั้น: การแก้สมการy=จี(ที){\displaystyle y=g(t)}เพื่อให้ได้มาที=จี1(y){\displaystyle t=g^{-1}(y)}และนำสิ่งนี้ไปใช้ในx=เอฟ(ที){\displaystyle x=f(t)}ให้สมการที่ชัดเจนx=เอฟ(จี1(y)),{\displaystyle x=f(g^{-1}(y)),}ในขณะที่กรณีที่ซับซ้อนกว่าจะให้สมการโดยนัยในรูปแบบชม.(x,y)=0.{\displaystyle h(x,y)=0.}

ถ้าการกำหนดพารามิเตอร์นั้นกำหนดโดยฟังก์ชันตรรกยะx=พี(ที)(ที),y=q(ที)(ที),{\displaystyle x={\frac {p(t)}{r(t)}},\qquad y={\frac {q(t)}{r(t)}},}

โดยที่p , qและrเป็นพหุนามที่ ไม่มีตัวหารร่วมกัน การคำนวณ ผลลัพธ์จะช่วยให้สามารถสร้างสมการโดยปริยายได้ กล่าวคือ สมการโดยปริยายคือผลลัพธ์เทียบกับtของxr ( t ) – p ( t )และyr ( t ) – q ( t )

ในมิติที่สูงกว่า (ไม่ว่าจะเป็นพิกัดมากกว่าสองพิกัดหรือพารามิเตอร์มากกว่าหนึ่งตัว) การแปลงสมการพาราเมตริกเชิงตรรกะให้เป็นสมการโดยปริยายอาจทำได้โดยใช้ การคำนวณ ฐาน Gröbnerดูฐาน Gröbner §  การแปลงให้เป็นสมการโดยปริยายในมิติที่สูงกว่า

ยกตัวอย่างเช่น วงกลมที่มีรัศมีaสมการพาราเมตริก x=เอคอส(ที)y=เอบาป(ที){\displaystyle {\begin{aligned}x&=a\cos(t)\\y&=a\sin(t)\end{aligned}}}

สามารถแสดงโดยนัยในรูปของxและy โดยใช้เอกลักษณ์ตรีโกณมิติของพีทาโกรัสโดยที่

xเอ=คอส(ที)yเอ=บาป(ที){\displaystyle {\begin{aligned}{\frac {x}{a}}&=\cos(t)\\{\frac {y}{a}}&=\sin(t)\\\end{aligned}}} และ คอส(ที)2+บาป(ที)2=1,{\displaystyle \cos(t)^{2}+\sin(t)^{2}=1,} เราได้รับ (xเอ)2+(yเอ)2=1,{\displaystyle \left({\frac {x}{a}}\right)^{2}+\left({\frac {y}{a}}\right)^{2}=1,} และด้วยเหตุนี้ x2+y2=เอ2,{\displaystyle x^{2}+y^{2}=a^{2},}

ซึ่งเป็นสมการมาตรฐานของวงกลมที่มีจุดศูนย์กลางอยู่ที่จุดกำเนิด

เส้นโค้งระนาบพาราเมตริก

พาราโบลา

สมการที่ง่ายที่สุดสำหรับพาราโบลาคือ y=x2{\displaystyle y=x^{2}}

สามารถกำหนดพารามิเตอร์ได้ (อย่างง่ายๆ) โดยใช้พารามิเตอร์อิสระtและตั้งค่า x=ที,y=ที2เอฟโอ<ที<.{\displaystyle x=t,y=t^{2}\quad \mathrm {for} -\infty <t<\infty .}

สมการที่ชัดเจน

โดยทั่วไปแล้ว เส้นโค้งใดๆ ที่กำหนดโดยสมการที่ชัดเจน y=เอฟ(x){\displaystyle y=f(x)}

สามารถกำหนดพารามิเตอร์ได้ (อย่างง่ายๆ) โดยใช้พารามิเตอร์อิสระtและตั้งค่า x=ที,y=เอฟ(ที)เอฟโอ<ที<.{\displaystyle x=t,y=f(t)\quad \mathrm {for} -\infty <t<\infty .}

วงกลม

ตัวอย่างที่ซับซ้อนกว่านั้นคือดังต่อไปนี้ พิจารณาวงกลมหนึ่งหน่วยซึ่งอธิบายได้ด้วยสมการธรรมดา (คาร์ทีเซียน) x2+y2=1.{\displaystyle x^{2}+y^{2}=1.}

สมการนี้สามารถกำหนดพารามิเตอร์ได้ดังนี้: (x,y)=(คอส(ที),บาป(ที)) สำหรับ 0ที<2π.{\displaystyle (x,y)=(\cos(t),\;\sin(t))\quad {\text{ สำหรับ }}0\leq t<2\pi .}

สมการคาร์ทีเซียนช่วยให้ตรวจสอบว่าจุดอยู่บนวงกลมหรือไม่ได้ง่ายขึ้น ในขณะที่สมการพาราเมตริกช่วยให้กำหนดจุดบนกราฟได้ง่ายกว่า

ในบางบริบท สมการพาราเมตริกที่เกี่ยวข้องเฉพาะฟังก์ชันตรรกยะ (นั่นคือเศษส่วนของพหุนาม สองตัว ) จะเป็นที่นิยมมากกว่า หากมีอยู่ ในกรณีของวงกลมการกำหนดพาราเมตริกด้วยฟังก์ชันตรรกยะ ดังกล่าว ก็คือ x=1ที21+ที2y=2ที1+ที2.{\displaystyle {\begin{aligned}x&={\frac {1-t^{2}}{1+t^{2}}}\\[6pt]y&={\frac {2t}{1+t^{2}}}\,.\end{aligned}}}

ด้วยสมการพาราเมตริกทั้งสองนี้ จุด(−1, 0)ไม่ได้ถูกแทนด้วย ค่า จริงของtแต่ถูกแทนด้วยลิมิตของxและyเมื่อtมีค่าเข้าสู่

วงรี

วงรีในตำแหน่งมาตรฐาน (จุดศูนย์กลางอยู่ที่จุดกำเนิด แกนเอกอยู่ตาม แนวแกน x ) ที่มีแกนกึ่งหลักaและbสามารถแสดงได้ในรูปแบบพาราเมตริก ดังนี้x=เอคอสทีy=บาปที.{\displaystyle {\begin{aligned}x&=a\,\cos t\\y&=b\,\sin t\,.\end{aligned}}}

วงรีในตำแหน่งทั่วไปสามารถแสดงได้ดังนี้ x=Xซี+เอคอสทีคอสφบาปทีบาปφy=วายซี+เอคอสทีบาปφ+บาปทีคอสφ{\displaystyle {\begin{alignedat}{4}x={}&&X_{\mathrm {c} }&+a\,\cos t\,\cos \varphi {}&&-b\,\sin t\,\sin \varphi \\y={}&&Y_{\mathrm {c} }&+a\,\cos t\,\sin \varphi {}&&+b\,\sin t\,\cos \varphi \end{alignedat}}}

เมื่อค่าพารามิเตอร์tเปลี่ยนแปลงจาก0ถึงโดยที่( Xc Yc คือจุดศูนย์กลางของวงรี และφคือมุมระหว่างแกนx กับ แกนเอกของวงรี

การกำหนดพารามิเตอร์ทั้งสองแบบสามารถทำให้สมเหตุสมผลได้โดยใช้สูตรครึ่งมุมแทนเจนต์และการตั้งค่าแทนที2=คุณ.{\textstyle \tan {\frac {t}{2}}=u\,.}

เส้นโค้งลิสซาจูส์

เส้นโค้งลิสซาจูส์ โดยที่k = 3และk = 2

เส้นโค้งลิสซาจูส์คล้ายกับวงรี แต่ไซนูซอยด์ใน แกน xและy ไม่ได้อยู่ในเฟสเดียวกัน ในตำแหน่งมาตรฐาน เส้นโค้งลิสซาจูส์จะมีค่าดังนี้ x=เอคอส(เคxที)y=บาป(เคyที){\displaystyle {\begin{aligned}x&=a\,\cos(k_{x}t)\\y&=b\,\sin(k_{y}t)\end{aligned}}} โดยที่k และk เป็นค่าคงที่ที่อธิบายจำนวนกลีบของรูปทรง

ไฮเปอร์โบลา

ไฮเปอร์โบลาเปิดทิศตะวันออก-ตะวันตกสามารถแสดงได้ในรูปแบบพาราเมตริกโดย

x=เอวินาทีที+ชม.y=แทนที+เค,{\displaystyle {\begin{aligned}x&=a\sec t+h\\y&=b\tan t+k\,,\end{aligned}}}

หรืออย่างมีเหตุผล

x=เอ1+ที21ที2+ชม.y=2ที1ที2+เค.{\displaystyle {\begin{aligned}x&=a{\frac {1+t^{2}}{1-t^{2}}}+h\\y&=b{\frac {2t}{1-t^{2}}}+k\,.\end{aligned}}}

ไฮเปอร์โบลาเปิดทิศเหนือ-ใต้สามารถแสดงได้ในรูปแบบพาราเมตริกดังนี้

x=แทนที+ชม.y=เอวินาทีที+เค,{\displaystyle {\begin{aligned}x&=b\tan t+h\\y&=a\sec t+k\,,\end{aligned}}}

หรืออย่างมีเหตุผล

x=2ที1ที2+ชม.y=เอ1+ที21ที2+เค.{\displaystyle {\begin{aligned}x&=b{\frac {2t}{1-t^{2}}}+h\\y&=a{\frac {1+t^{2}}{1-t^{2}}}+k\,.\end{aligned}}}

ในสูตรทั้งหมดนี้( h , k )คือพิกัดศูนย์กลางของไฮเปอร์โบลาaคือความยาวของแกนกึ่งเอก และbคือความยาวของแกนกึ่งรอง โปรดสังเกตว่าในรูปแบบตรรกยะของสูตรเหล่านี้ จุด( −a , 0)และ(0, −a )ตามลำดับ ไม่ได้แทนด้วยค่าจริงของtแต่เป็นลิมิตของxและyเมื่อtเข้าสู่∞

ไฮโปโทรคอยด์

เส้นไฮโปโทรคอยด์คือเส้นโค้งที่เกิดจากจุดที่ติดอยู่บนวงกลมรัศมีrกลิ้งไปรอบๆ ด้านในของวงกลมคงที่รัศมีR โดยที่จุดนั้นอยู่ห่าง จากจุดศูนย์กลางของวงกลมด้านในเป็นระยะd

สมการพาราเมตริกสำหรับไฮโปโทรคอยด์มีดังนี้:

x(θ)=(อาร์)คอสθ+คอส(อาร์θ)y(θ)=(อาร์)บาปθบาป(อาร์θ).{\displaystyle {\begin{aligned}x(\theta )&=(Rr)\cos \theta +d\cos \left({Rr \over r}\theta \right)\\y(\theta )&=(Rr)\sin \theta -d\sin \left({Rr \over r}\theta \right)\,.\end{aligned}}}

ตัวอย่างบางส่วน:

เส้นโค้งในปริภูมิพาราเมตริก

เกลียวพาราเมตริกแบบเคลื่อนไหว

เฮลิกซ์

เกลียวพาราเมตริก

สมการพาราเมตริกมีความสะดวกสำหรับการอธิบายเส้นโค้งในปริภูมิที่มีมิติสูง ตัวอย่างเช่น:

x=เอคอส(ที)y=เอบาป(ที)z=ที{\displaystyle {\begin{aligned}x&=a\cos(t)\\y&=a\sin(t)\\z&=bt\,\end{aligned}}}

อธิบายถึงเส้นโค้งสามมิติ หรือเกลียว (helix )ที่มีรัศมีaและเพิ่มขึ้น2πb หน่วย ต่อรอบ สมการใน ระนาบจะเหมือนกับสมการของวงกลม นิพจน์เช่นข้างต้นมักเขียนเป็น

(ที)=(x(ที),y(ที),z(ที))=(เอคอส(ที),เอบาป(ที),ที),{\displaystyle {\begin{aligned}\mathbf {r} (t)&=(x(t),y(t),z(t))\\&=(a\cos(t),a\sin(t),bt)\,,\end{aligned}}}

โดยที่rคือเวกเตอร์สามมิติ

พื้นผิวพาราเมตริก

ทอรัสที่มีรัศมีใหญ่Rและรัศมีเล็กrสามารถกำหนดได้โดยใช้พารามิเตอร์ดังนี้

x=คอส(ที)(อาร์+คอส(คุณ)),y=บาป(ที)(อาร์+คอส(คุณ)),z=บาป(คุณ).{\displaystyle {\begin{aligned}x&=\cos(t)\left(R+r\cos(u)\right),\\y&=\sin(t)\left(R+r\cos(u)\right),\\z&=r\sin(u)\,.\end{aligned}}}

โดยที่พารามิเตอร์ทั้งสองtและu มี ค่าอยู่ระหว่าง0ถึง

เมื่อค่า uเปลี่ยนแปลงจาก0ถึงจุดบนพื้นผิวจะเคลื่อนที่ไปตามวงกลมสั้นๆ ที่ผ่านรูในทรงโดนัท และเมื่อค่า tเปลี่ยนแปลงจาก0ถึงจุดบนพื้นผิวจะเคลื่อนที่ไปตามวงกลมยาวๆ รอบรูในทรงโดนัท

เส้นตรง

สมการพาราเมตริกของเส้นตรงที่ผ่านจุดนั้น(x0,y0,z0){\displaystyle \left(x_{0},y_{0},z_{0}\right)}และขนานกับเวกเตอร์เอฉัน^+เจ^+ซีเค^{\displaystyle a{\hat {\mathbf {i} }}+b{\hat {\mathbf {j} }}+c{\hat {\mathbf {k} }}}คือ[ 7 ]

x=x0+เอทีy=y0+ทีz=z0+ซีที{\displaystyle {\begin{aligned}x&=x_{0}+at\\y&=y_{0}+bt\\z&=z_{0}+ct\end{aligned}}}

แอปพลิเคชัน

จลนศาสตร์

ในจลนศาสตร์เส้นทางการเคลื่อนที่ของวัตถุในอวกาศมักถูกอธิบายด้วยเส้นโค้งพาราเมตริก โดยที่พิกัดเชิงพื้นที่แต่ละพิกัดขึ้นอยู่กับพารามิเตอร์อิสระ (โดยปกติคือเวลา) อย่างชัดเจน เมื่อใช้ในลักษณะนี้ ชุดสมการพาราเมตริกสำหรับพิกัดของวัตถุจะรวมกันเป็นฟังก์ชันเวกเตอร์สำหรับตำแหน่ง เส้นโค้งพาราเมตริกดังกล่าวสามารถอินทิเก รต และหาอนุพันธ์ได้ทีละพจน์ ดังนั้น หากตำแหน่งของอนุภาคถูกอธิบายด้วยพาราเมตริกดังนี้ (ที)=(x(ที),y(ที),z(ที)),{\displaystyle \mathbf {r} (t)=(x(t),y(t),z(t))\,,}

จากนั้นจึงสามารถหา ความเร็ว ได้ดังนี้วี(ที)=(ที)=(x(ที),y(ที),z(ที)),{\displaystyle {\begin{aligned}\mathbf {v} (t)&=\mathbf {r} '(t)\\&=(x'(t),y'(t),z'(t))\,,\end{aligned}}}

และการเร่งความเร็ว ของ มัน เอ(ที)=วี(ที)="(ที)=(x"(ที),y"(ที),z"(ที)).{\displaystyle {\begin{aligned}\mathbf {a} (t)&=\mathbf {v} '(t)=\mathbf {r} ''(t)\\&=(x''(t),y''(t),z''(t))\,.\end{aligned}}}

การออกแบบโดยใช้คอมพิวเตอร์ช่วย

การใช้งานสมการพาราเมตริกที่สำคัญอีกประการหนึ่งคือในสาขาการออกแบบโดยใช้คอมพิวเตอร์ช่วย (CAD) [ 8 ]ตัวอย่างเช่น ลองพิจารณาการแสดงสามแบบต่อไปนี้ ซึ่งทั้งหมดนี้มักใช้เพื่ออธิบาย เส้น โค้งระนาบ

พิมพ์รูปร่างตัวอย่างคำอธิบาย
ชัดเจนy=เอฟ(x){\displaystyle y=f(x)\,\!}y=x+{\displaystyle y=mx+b\,\!}เส้น
โดยนัยเอฟ(x,y)=0{\displaystyle f(x,y)=0\,\!}(xเอ)2+(y)2=2{\displaystyle \left(x-a\right)^{2}+\left(y-b\right)^{2}=r^{2}}วงกลม
พาราเมตริกx=จี(ที)(ที);{\displaystyle x={\frac {g(t)}{w(t)}};\,\!}y=ชม.(ที)(ที){\displaystyle y={\frac {h(t)}{w(t)}}}x=เอ0+เอ1ที;{\displaystyle x=a_{0}+a_{1}t;\,\!}y=0+1ที{\displaystyle y=b_{0}+b_{1}t\,\!}เส้น
x=เอ+คอสที;{\displaystyle x=a+r\,\cos t;\,\!}y=+บาปที{\displaystyle y=b+r\,\sin t\,\!}วงกลม

แต่ละรูปแบบการแสดงผลมีข้อดีและข้อเสียสำหรับการใช้งานในโปรแกรม CAD

การแสดงผลแบบชัดแจ้งอาจซับซ้อนมาก หรืออาจไม่มีอยู่เลย นอกจากนี้ยังทำงานได้ไม่ดีภายใต้การแปลงทางเรขาคณิตโดยเฉพาะอย่างยิ่งภายใต้การหมุน ในทางกลับกัน เนื่องจากสมการพาราเมตริกและสมการโดยนัยสามารถอนุมานได้ง่ายจากการแสดงผลแบบชัดแจ้ง ดังนั้นเมื่อมีการแสดงผลแบบชัดแจ้งที่เรียบง่ายอยู่ การแสดงผลแบบชัดแจ้งนั้นจึงมีข้อดีของการแสดงผลแบบอื่นทั้งสองแบบ

การแสดงผลโดยนัยอาจทำให้การสร้างจุดบนเส้นโค้งทำได้ยาก และแม้กระทั่งการตัดสินใจว่ามีจุดจริงอยู่หรือไม่ ในทางกลับกัน การแสดงผลโดยนัยนั้นเหมาะสมอย่างยิ่งสำหรับการตัดสินใจว่าจุดที่กำหนดอยู่บนเส้นโค้งหรือไม่ หรืออยู่ภายในหรือภายนอกเส้นโค้งปิด

การตัดสินใจดังกล่าวอาจทำได้ยากด้วยการแสดงแบบพาราเมตริก แต่การแสดงแบบพาราเมตริกเหมาะสมที่สุดสำหรับการสร้างจุดบนเส้นโค้งและสำหรับการพล็อตเส้นโค้ง[ 9 ]

เรขาคณิตจำนวนเต็ม

ปัญหามากมายในเรขาคณิตจำนวนเต็มสามารถแก้ไขได้โดยใช้สมการพาราเมตริก ตัวอย่างคลาสสิกของวิธีแก้ปัญหาดังกล่าวคือ การกำหนดพาราเมตริกของ สามเหลี่ยมมุมฉากของยุคลิดซึ่งความยาวด้านa , bและด้านตรงข้ามมุมฉากcเป็น จำนวนเต็มที่ไม่มี ตัวหารร่วมกันเนื่องจากaและbไม่ใช่จำนวนคู่ทั้งคู่ (มิฉะนั้น a , bและcจะไม่เป็นจำนวนเฉพาะสัมพัทธ์) เราจึงสามารถสลับค่า a และ b เพื่อให้ได้ค่าคู่ และการกำหนดพาราเมตริกจะเป็นดังนี้

เอ=2n=2n2ซี=2+n2,{\displaystyle {\begin{aligned}a&=2mn\\b&=m^{2}-n^{2}\\c&=m^{2}+n^{2}\,,\end{aligned}}}

โดยที่พารามิเตอร์mและnเป็นจำนวนเต็มบวกที่ไม่มีตัวหารร่วม และต้องไม่เป็นจำนวนคี่ทั้งคู่

โดยการคูณ a , bและcด้วยจำนวนเต็มบวกใดๆ จะได้พารามิเตอร์ของรูปสามเหลี่ยมมุมฉากทั้งหมดที่มีด้านทั้งสามยาวเป็นจำนวนเต็ม

ระบบเชิงเส้นที่มีตัวแปรไม่ครบ

ระบบสมการเชิงเส้นm สมการ ใน ตัวแปร nตัว จะเรียก ว่าระบบสมการไม่ ครบกำหนด (underdetermined)หากมีคำตอบมากกว่าหนึ่งคำตอบ กรณีนี้เกิดขึ้นเมื่อเมทริกซ์ของระบบและเมทริกซ์เสริมมีอันดับ (rank ) เท่ากันคือ rและr < nในกรณีนี้ เราสามารถเลือก ตัวแปร nrตัวเป็นพารามิเตอร์ และแทนคำตอบทั้งหมดด้วยสมการพารามิเตอร์ โดยที่ตัวแปรทั้งหมดแสดงในรูปผลรวมเชิงเส้นของตัวแปรที่เลือกไว้ นั่นคือ ถ้าตัวแปรเหล่านั้นคือx1,,xn,{\displaystyle x_{1},\ldots ,x_{n},}สามารถจัดเรียงลำดับใหม่เพื่อแสดงวิธีแก้ปัญหาได้ดังนี้[ 10 ]

x1=เบต้า1+เจ=+1nα1,เจxเจx=เบต้า+เจ=+1nα,เจxเจx+1=x+1xn=xn.{\displaystyle {\begin{aligned}x_{1}&=\beta _{1}+\sum _{j=r+1}^{n}\alpha _{1,j}x_{j}\\\vdots \\x_{r}&=\beta _{r}+\sum _{j=r+1}^{n}\alpha _{r,j}x_{j}\\x_{r+1}&=x_{r+1}\\\vdots \\x_{n}&=x_{n}.\end{aligned}}}

สมการพาราเมตริกดังกล่าวเรียกว่า ' รูปแบบพาราเมตริก ' ของคำตอบของระบบ[ 10 ]

วิธีมาตรฐานในการคำนวณรูปแบบพาราเมตริกของคำตอบคือการใช้การกำจัดแบบเกาส์เซียนเพื่อคำนวณรูปแบบขั้นบันไดแถวที่ลดลงของเมทริกซ์เสริม จากนั้นตัวแปรที่ไม่ทราบค่าที่สามารถใช้เป็นพารามิเตอร์ได้คือตัวแปรที่สอดคล้องกับคอลัมน์ที่ไม่มีรายการนำหน้า (นั่นคือรายการที่ไม่เป็นศูนย์ทางซ้ายสุดในแถวหรือเมทริกซ์) และสามารถอนุมานรูปแบบพาราเมตริกได้โดยตรง[ 10 ]

ดูเพิ่มเติม

หมายเหตุ

  1. 1 2 3 Weisstein, Eric W. "สมการพาราเมตริก" . MathWorld .
  2. Kreyszig, Erwin (1972). คณิตศาสตร์วิศวกรรมขั้นสูง ( ฉบับที่ 3). นิวยอร์ก: Wiley . หน้า291, 342. ISBN   0-471-50728-8.
  3. Burden, Richard L.; Faires, J. Douglas (1993). การวิเคราะห์เชิงตัวเลข ( ฉบับที่ 5). บอสตัน: Brookes/Cole . หน้า149. ISBN   0-534-93219-3.
  4. Thomas, George B.; Finney, Ross L. (1979). แคลคูลัสและเรขาคณิตวิเคราะห์ ( ฉบับที่ห้า). Addison-Wesley . หน้า91.  
  5. Nykamp, ​​Duane. "ตัวอย่างการกำหนดพารามิเตอร์ระนาบ " mathinsight.org สืบค้นเมื่อ2017-04-14
  6. Spitzbart, Abraham (1975). Calculus with Analytic Geometry . Gleview, IL: Scott, Foresman and Company. ISBN 0-673-07907-4สืบค้นข้อมูลเมื่อ วัน ที่30 สิงหาคม 2558
  7. แคลคูลัส: ตัวแปรเดียวและหลายตัวแปรจอห์น ไวลีย์ 29 ตุลาคม 2012 หน้า919 ISBN  9780470888612. OCLC 828768012 . 
  8. Stewart, James (2003). แคลคูลัส ( ฉบับที่ 5). เบลมอนต์, แคลิฟอร์เนีย: Thomson Learning, Inc. หน้า687–689 . ISBN   0-534-39339-X.
  9. Shah, Jami J. ; Martti Mantyla (1995). CAD/CAM แบบพาราเมตริกและอิงตามคุณลักษณะ: แนวคิด เทคนิค และการประยุกต์ใช้นิวยอร์ก, NY: John Wiley & Sons, Inc. หน้า29–31 . ISBN  0-471-00214-3.
  10. 1 2 3 Anton, Howard; Rorres, Chris (2014) [1973]. "1.2 การกำจัดแบบเกาส์เซียน"พีชคณิตเชิงเส้นเบื้องต้น (ฉบับที่ 11 ) ไวลีย์ หน้า11–24  
  • แอปพลิเคชันบนเว็บสำหรับวาดเส้นโค้งพาราเมตริกบนระนาบ
ดึงข้อมูลมาจาก " https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Parametric_equation&oldid=1360518345 "

สรุปเนื้อหา

ข้อมูลสำคัญจากบทความ

ข้อมูลสำคัญเกี่ยวกับ สมการพาราเมตริก

ในทางคณิตศาสตร์สมการพาราเมตริกแสดงปริมาณหลายอย่าง เช่นพิกัดของจุดในรูปฟังก์ชัน ของ ตัวแปรหนึ่งตัวหรือมากกว่าที่เรียกว่าพารามิเตอร์

การทำให้เป็นนัย

การแปลงชุดสมการพาราเมตริกให้เป็นสม การปริยาย เดียว เกี่ยวข้องกับการกำจัดตัวแปร t ออกจากระบบสมการ x = เอฟ ( ที ) , y = จี ( ที ) . {\displaystyle x=f(t),\ y=g(t).

พาราโบลา

สมการที่ง่ายที่สุดสำหรับ พาราโบลา คือ y = x 2 {\displaystyle y=x^{2}}

สมการที่ชัดเจน

โดยทั่วไปแล้ว เส้นโค้งใดๆ ที่กำหนดโดยสมการที่ชัดเจน y = เอฟ ( x ) {\displaystyle y=f(x)}