本文,用Mathematica来计算参数方程曲线的切线。切线的存在,前提是,曲线在相应的点上,可微,或者可导。如果无法求导,就表示这个位置上不存在切线。
工具/原料
电脑
Mathematica
方法/步骤
1、给出一条平面曲线:r={tSin[t],t觊皱筠桡Cos[t]};绘制曲线的图像:ParametricPlot[r,{t,-2P足毂忍珩i,5Pi},PlotStyle->Blue]。
2、t=Pi的时候,在曲线上画出这个点:Graphics[{Red,PointSize[0.01],Point[r/.t->Pi]}];点的颜色是红色。
3、计算这个点位置上的切向量:qie=D[r,t]/.t->Pi;原则是先求导再赋值。
4、在曲面上绘制切向量:Graphics[{Green,Arrow[{r/.t->Pi,r+D[r,t]/.t->Pi}]}];用绿色表示。
5、算出切线的参数方旯皱镢涛程:Solve[{x,y}-r==uD[r,t]/.t->Pi,{x,y}]//Values//Flatten;参数用u表示。
6、消去参数u,就得到直线的方程式:Eliminate[{x==-Piu,y==-Pi-u},u];直线仍旧沿用x和y来表示。
7、作出这条直线的图像:Con隋茚粟胫tourPlot[Evaluate[Eliminate[{x,y}==Evaluate[Solve[撑俯擂摔{x,y}-r==uD[r,t]/.t->Pi,{x,y}]//Values//Flatten],u]],{x,-15,15},{y,-15,15},ContourStyle->Pink];图中的粉色直线与切向量重合,说明这真是切线。
8、采用交互的方式,展示不同位置上的切线。