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参数方程表示的几种曲线

下一节:数列的概念,数列极限的概念(1)

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参数方程表示的几种曲线课程教案、知识点、字幕

接下来我们介绍几种

用参数方程表示的特殊曲线

实际我们主要介绍螺线和摆线

参数方程表示的曲线

我们先看一下螺线

螺线

所谓螺线

它是这样生成的

就是说

我们有一个质点在一个细杆上

就是质点沿着细杆做匀速运动

而这个细杆又绕着一个圆心做匀速的圆周运动

那么在这个过程中

就是这个质点的运动轨迹我们就把它称为螺线

我们假设这个质点它的运动速度是1个单位

而这个细杆做旋转运动的角速度

也是一个单位

这个时候我们可以

把它的那个螺线的方程就是给写出来

螺线的方程

也就是螺线

这是一开始的那个细杆

它在这

它在做旋转运动的时候

它大概出来的应该是这样的一个形状

现在我们就看一下如果放到xy坐标系里面

这个点的坐标(x,y)应该由什么确定

实际上一个就是这个距离

这个距离实际上就是在t这个时间段里面

这个质点在细杆上走过的距离

所以说这个距离应该就是t

因为它的速度是一个单位

另外一个是这个角度

这个角度因为我们假设了

这个细杆的角速度也是一个单位

所以这个角度也是这个时间t

这样的时候

我们就知道它乘上cost

这就是x

类似的

t乘上sint

这应该就是y

这样我们就得到了这个螺线上

点的直角坐标与它走过的时间之间的关系

这就是所谓的参数方程

因为在这里面

时间t我们作为参数

我想这是我们在微积分里面经常要用到的

一种特殊曲线

就是大家应该了解它是怎么形成的

另外

要了解我们这个方程是怎么建立起来的

当然如果它的沿着细杆的速度

比如我用u来表示

而这个细杆它做圆周运动的角速度

咱们用ω来表示的时候

希望大家也应该能够写出

这个与u和与ω有关的参数方程

我想这是我们介绍的第一种用参数方程

表示的特殊曲线就是螺线

接下来我们来看第二种

第二种我们把它称为摆线

摆线有时候我们也会把它称为是旋轮线

旋轮线

因为就是

这个摆线它的形成是这个样子的

也就是说我们在水平面上

在这个地方画一个圆

这个圆与这个水平地面是相切的

这有个切点

我们把一个点

就是固定在这个圆周上

然后开始让这个圆周沿着这个水平面

做滚动运动

那么在这个滚动的过程中

这个点走过的轨迹

就是所谓的摆线

也就是画出来它的大概图形应该是这个样子

再往下应该就是个周期性的东西

所以说它应该就是滚动一圈

就是能够形成这一拱

也就是说这样呢

这样的线就是所谓的摆线

或者我们把它叫旋轮线

接下来我们看一下

如果我建立了一个坐标系之后

我来看一下这个摆线上点的坐标

它满足什么关系

就是我们建立坐标系

就是这个作为x轴

这是我们的y轴

现在假设这个圆滚动到就是这个位置

那么这个点现在就滚动到这

它的坐标我用(x,y)来表示

那现在我们建立就是这个参数

这个参数我们怎么去建立呢

我们就用这个滚动过的这个角t作为参数t

作为参数t的时候那我们看一下

就是这个点的坐标与哪些点的坐标有关

这是圆心

这个圆心的横坐标应该就是这段距离

而这段距离应该就是这个弧长

所以说这段距离

假设圆的半径是R的时候

它应该就是半径乘上圆心角t

这是这段距离

直接就是这个圆心的横坐标

圆心的纵坐标当然就是半径

所以说圆心的纵坐标应该是R

而我们这个点(x,y)它与这个圆心之间的联系

我们可以通过这个小直角三角形给它联系起来

那大家能不能把这个角度与t联系起来

也就是说

在这个直角三角形中的锐角

我们能不能与这个参数t联系起来

当然

这是一个90度

所以说大家很容易把这个直角三角形中的锐角

与这个参数t联系起来

那我们看一下x是什么

x应该是这样子的

x等于圆心的横坐标再加上

圆的半径乘上cos就是这个角度应该是这样子的

在2π的基础上

减掉π/2

再减掉我们的参数角度t

这就是这个直角三角形的锐角

所以我们写出来应该是这个表达式

y应该是等于R

这是这个圆心的纵坐标

再加上R乘上sin这个锐角2π-π/2-t

那接下来因为正弦余弦函数是周期函数

所以说我们可以直接把这个2π去掉

那考虑到余弦函数是一个偶函数

所以我们这个负号可以直接拿掉

而正弦函数是奇函数

说我们把这个负号拿掉之后

就是要把前面这个

变成减号

那我们看一下

这个我们就整理到了

x=Rt+Rcos(π/2+t)

以及y=R-Rsin(π/2+t)

那这个用一个三角关系式

π/2+t的余弦应该等于它的负的正弦

而π/2+t的正弦应该等于t的余弦

说我们最后得到的摆线的参数方程应该是

x=Rt-Rsint

然后y=R-Rcost

这应该是我们以这个圆心角做参数t

得到的摆线上的点它的直角坐标(x,y)

与参数t的关系

这是我们介绍的第二种用参数方程表示的

特殊曲线

就是螺线

螺线相对其他特殊曲线来说

在整个微积分的学习过程中

可能碰到的机会更多一点

然后还有其他的利用参数方程表示的

特殊曲线

在这我们就不做详细推导了

你比如说我们还会有

所谓的星形线

星形线

星形线就是说它的构成应该是这样子的

说我这有一个大圆

在这里面有一个半径是它1/4的小圆

那大圆和小圆在这个地方是内切的

现在我把这个内切的这个点

固定在这个小圆上

让这个小圆在大圆里面做滚动运动

同时保证它总是内切的

这时候这个点

出来的轨迹

就是所谓的星形线

大概形状应该是这个样子的

星形线

那星形线如果我们

建立坐标系是这样建立的

圆的中心作为坐标原点

水平线是x轴

竖直线是y轴

那么这个星形线上点的坐标(x,y)

我们可以这样来表示

也就是x

比如说等于acos三次方t

y等于asin三次方t

其中这个a应该就是这个大圆的半径

这是我们常见的另外一种

用参数方程给出的曲线

这个一般见到这个参数方程之后

大家能够知道

它表示的是所谓的星形线就行了

这是关于就是说

我们要介绍的利用参数方程表示的特殊曲线

当然就是说在后续的学习中

我们还有可能见到

其他参数方程表示的特殊曲线

那就是说在碰到的时候

我们能够通过它的方程

了解它的大概形状就可以了

微积分——极限理论与一元函数课程列表:

序言

-序言

--序言

第一章 实数与函数

-第一节 实数集的界与确界

--实数集的界

--实数集的确界

-第一节思考与练习

--思考题

--练习题

-第二节 函数的概念

--函数定义与函数图形

--分段函数与隐函数

-第二节思考与练习

--思考题

--练习题

-第三节 函数的运算

--函数的四则运算与复合运算

--函数的反函数

-第三节思考与练习

--思考题

--练习题

-第四节 函数的初等性质

--函数的有界性,奇偶性

--函数的周期性,单调性

--函数的凸性

-第四节思考与练习

--思考题

--练习题

-第五节 初等函数

--初等函数

-第五节思考与练习

--思考题

--练习题

-第六节 极坐标方程与参数方程表示的几种曲线

--极坐标系与点的极坐标,极坐标方程表示的几种曲线

--参数方程表示的几种曲线

第二章 极限论

-第一节 数列极限的概念与性质

--数列的概念,数列极限的概念(1)

--数列极限的概念(2)

--数列极限的性质及四则运算法则

--无穷大量

-第一节思考与练习

--思考题

--第二章 极限论--第一节思考与练习

-第二节 数列极限存在的充分条件

--数列极限存在的充分条件

--单调有界收敛定理

-第二节思考与练习

--思考题

--第二章 极限论--第二节思考与练习

-第三节 Bolzano定理与Cauchy收敛准则

--Bolzano定理与Cauchy收敛准则

--区间套定理与Bolzano定理

--Cauchy收敛准则

-第三节思考与练习

--思考题

--第二章 极限论--第三节思考与练习

-第四节 函数极限的概念与性质

--函数极限的概念

--函数极限的性质

-第四节思考与练习

--思考题

--第二章 极限论--第四节思考与练习

-第五节 函数极限的运算

--函数极限的四则运算与复合函数的极限

--夹逼定理与重要极限

-第五节思考与练习

--思考题

--第二章 极限论--第五节思考与练习

-第六节 无穷小量及其(阶的)比较

--无穷小量与无穷大量的概念与性质

--无穷小量的比较

-第六节思考与练习

--思考题

--第二章 极限论--第六节思考与练习

第三章 连续函数

-第一节 连续函数的概念与性质

--函数在一点连续的概念

--间断点的分类

--连续函数的性质

--连续函数的运算与初等函数的连续性

-第一节 思考与练习

--思考题

--第三章 连续函数--第一节 思考与练习

-第二节 闭区间上连续函数的性质

--闭区间上连续函数的性质

-第二节 思考与练习

--思考题

--第三章 连续函数--第二节 思考与练习

-第三节 函数的一致连续性

--一致连续的概念

--一致连续的必要条件

--闭区间上连续与一致连续的等价性

-第三节 思考与练习

--思考题

--第三章 连续函数--第三节 思考与练习

第四章 导数与微分

-第一节 导数与微分的概念

--导数的概念

--单侧导数、可导与连续的关系

--导数的几何意义

--微分概念

-第一节 思考与练习

--思考题

--第四章 导数与微分--第一节 思考与练习

-第二节 导数与微分的运算

--导数的四则运算

--复合函数的求导法(链导法则)

--反函数求导法

-第二节 思考与练习

--思考题

--第四章 导数与微分--第二节 思考与练习

-第三节 几种特殊函数的求导法、高阶导数

--几种特殊函数的求导法

--参数方程求导法与对数求导法

--高阶导数

-第三节 思考与练习

--思考题

--第四章 导数与微分--第三节 思考与练习

第五章 导数应用

-第一节 微分中值定理

--Fermat定理

--Rolle定理

--Lagrange中值定理

--Cauchy中值定理

-第一节 思考与练习

--思考题

--第五章 导数应用--第一节 思考与练习

-第二节 L'Hospital 法则

--0/0型不定式

--∞/∞型不定式

--其他形式的不定式

-第二节 思考与练习

--思考题

--第五章 导数应用--第二节 思考与练习

-第三节 函数的单调性与极值

--函数的单调性

--函数的极值

--函数最值的求法

-第三节 思考与练习

--思考题

--第五章 导数应用--第三节 思考与练习

-第四节 函数的凸性与拐点

--函数凸性的判别法

--拐点

--曲线的渐近性

-第四节 思考与练习

--思考题

--第五章 导数应用--第四节 思考与练习

-第五节 Taylor 公式

--带有Peano型余项的Taylor 公式

--带有Lagrange型余项的Taylor公式

--Maclaurin公式

--Taylor公式的应用(一)

--Taylor公式的应用(二)

-第五节 思考与练习

--思考题

--第五章 导数应用--第五节 思考与练习

第六章 原函数与不定积分

-第一节 概念与性质

--原函数的概念

--原函数存在的充分条件

--6-1视频纠正

--原函数存在的必要条件

--不同原函数之间的关系

--不定积分的概念与性质

--简单函数求不定积分

-第一节思考与练习

--思考题

--第六章 原函数与不定积分--第一节思考与练习

-第二节 换元积分法

--第一换元法

--第二换元法

-第二节思考与练习

--思考题

--第六章 原函数与不定积分--第二节思考与练习

-第三节 分部积分法

--分步积分法

-第四节 有理函数的积分

--四个特殊函数的不定积分

--有理分式函数的化简

--html

--有理分式函数的不定积分

--三角有理函数化成分式有理函数

--三角有理函数的不定积分

--第六章 原函数与不定积分--第四节思考与练习

-第五节 简单无理式的积分

--无理函数的有理化

--第六章 原函数与不定积分--第五节思考与练习

第七章 定积分

-第一节 积分概念与积分存在条件

--定积分的概念

-- 函数的可积性

--第七章 定积分--第一节思考与练习

-第二节 定积分的性质

--定积分的性质

--定积分性质的应用

-第三节 变上限积分与Newton—Leibniz公式

--变上限积分

--复合变限积分

--变限积分所定义的函数

--Newton-Leibniz公式

--定积分的计算

--第七章 定积分--第三节思考与练习

-第四节 定积分的换元积分法与分部积分法

--定积分的计算-换元法

--定积分的计算-分部积分法

--分段函数定积分的计算

--第七章 定积分--第四节思考与练习

-第五节 定积分的几何应用

--平面区域的面积

--曲线的弧长

--平面曲线的曲率

--旋转体体积与表面积

--第七章 定积分--第五节思考与练习

-第六节 定积分的物理应用

--物理应用简介

-第七节 反常积分

--反常积分

--非负函数无穷积分的收敛性

--一般函数无穷积分的收敛性

--其他无穷积分

--无界函数的反常积分---瑕积分

--无界函数、无界区间上的反常积分

--第七章 定积分--第七节思考与练习

第八章 级数

-第一节 数项级数的概念与性质

--8-1 数项级数的概念

--8-2 级数收敛的概念

--8-3 级数收敛的性质

--8-4 级数收敛的Cauchy准则

--8-5 正项级数的概念

--8-6 正项级数的比较判别法

--8-7 正项级数的比阶判别法

--8-8 正项级数的比值判别法

--第八章 级数--第一节 思考与练习

-第二节 正项级数的收敛判别法

--正项级数的根式判敛法

--正项级数的积分判别法

--第八章 级数--第二节 思考与练习

-第三节 任意项级数

--交错项级数

--交错项级数判敛举例

--绝对值判敛法

--绝对收敛与条件级数收敛的性质

--绝对收敛级数的交换律

--条件收敛级数的Riemann定理

--第八章 级数--第三节 思考与练习

-第四节 函数级数

--函数项级数的概念、逐点收敛性

--函数项级数的一致收敛性-概念

--函数项级数的一致收敛性-判断

--一致收敛的函数项级数和函数的分析性质(1)

--一致收敛的函数项级数和函数的分析性质(2)

--一致收敛的函数项级数和函数的分析性质(3)

--第八章 级数--第四节 思考与练习

-第五节 幂级数

--Abel判别法

--收敛半径与收敛域

--幂级数的分析性质

--无穷可导函数的幂级数展开

--幂级数求和

--第八章 级数--第五节思考与练习

-第六节 傅里叶级数

--三角函数的正交性

--奇函数与偶函数的形式Fourier展开和周期开拓

--其他函数的周期函数的形式Fourier展开

--Fourier级数的收敛性

--第八章 级数--第六节思考与练习

参数方程表示的几种曲线笔记与讨论

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