Matematika · Glosarium

Apa itu kurva terparameter?

Definisi 24.1 Matematika Universitas — Tahun 1 · Bab 24 — Kurva Bidang

Sebuah kurva terparameter adalah pemetaan f ⁣:IR2f \colon I \to \R^2, tM(t)=(x(t),y(t))t \mapsto M(t) = (x(t), y(t)), dengan x,yx, y berkelas C1C^1 (setidaknya) pada selang II. Adapun vektor kecepatannya adalah f(t)=(x(t),y(t))f'(t) = (x'(t), y'(t)); titik M(t0)M(t_0) disebut reguler ketika f(t0)(0,0)f'(t_0) \neq (0,0), dan garis singgungnya di situ adalah garis lewat M(t0)M(t_0) yang berarah f(t0)f'(t_0).

Kurva Lissajous ( t, 2t): dengan sebuah titik ganda di titik asalnya, tempat dua cabang reguler bersilangan berkecepatan (1, 2) dan (-1, 2), dan garis singgung mendatar pada keempat puncaknya. Kesetangkupannya mereduksi seluruh kerjanya menjadi seperempat periode.
Kurva Lissajous (sint,sin2t)(\sin t, \sin 2t): dengan sebuah titik ganda di titik asalnya, tempat dua cabang reguler bersilangan berkecepatan (1,2)(1, 2) dan (1,2)(-1, 2), dan garis singgung mendatar pada keempat puncaknya. Kesetangkupannya mereduksi seluruh kerjanya menjadi seperempat periode.
Astroid ( 3 t, 3 t): yaitu empat busur yang bertemu pada empat titik runcing. Ialah kurva yang dijejaki sebuah titik pada lingkaran berjari-jari 1/4 yang menggelinding di dalam lingkaran satuan.
Astroid (cos3t,sin3t)(\cos^3 t, \sin^3 t): yaitu empat busur yang bertemu pada empat titik runcing. Ialah kurva yang dijejaki sebuah titik pada lingkaran berjari-jari 14\frac14 yang menggelinding di dalam lingkaran satuan.

Contoh

Contoh 24.3 (Cabang asimtotik, dikerjakan)

x(t)=tx(t) = t, y(t)=t+1ty(t) = t + \dfrac1t pada (0,+)\intoo{0}{+\infty}. Ketika t0+t \to 0^{+}: x0x \to 0 sedangkan y+y \to +\infty — jadi kurvanya memanjat sepanjang asimtot tegak x=0x = 0 (yaitu limit hingga bagi satu koordinat, dan takhingga bagi yang lain). Ketika t+t \to +\infty: kedua koordinatnya meledak, jadi ujilah sebuah garis: karena selisih

y(t)x(t)=1t0+y(t) - x(t) = \frac1t \longrightarrow 0^{+}

memperlihatkan asimtot miring y=xy = x, yang didekati dari atas. Di antaranya, y=11t2y' = 1 - \frac1{t^2} lenyap di t=1t = 1: sehingga titik (1,2)(1, 2) merupakan titik terendah cabangnya, dan x=1>0x' = 1 > 0 sepanjangnya, jadi kurvanya selalu maju ke kanan. Satu busur, dua asimtot, satu minimum: yaitu gambaran lengkap dari tiga perhitungan — dengan resep umumnya kasatmata di bawahnya: bahwa ketika x,yx, y \to \infty bersama, periksalah y/xy/x bagi calon kemiringannya (di sini 1\to 1), lalu y(kemiringan)xy - (\text{kemiringan})\,x bagi perpotongan dan sisi pendekatannya.

Contoh 24.4 (Astroid)

x(t)=cos3tx(t) = \cos^3 t, y(t)=sin3ty(t) = \sin^3 t. Kesetangkupannya: M(t+2π)=M(t)M(t + 2\pi) = M(t) (jadi pelajarilah satu periode); M(t)M(-t) merupakan pencerminan M(t)M(t) pada sumbu xx; M(πt)M(\pi - t) pada sumbu yy; dan M(π2t)M(\frac\pi2 - t) pada diagonal y=xy = x: sehingga cukuplah mempelajari t[0,π4]t \in \intcc{0}{\frac\pi4} lalu membukanya.

Kecepatannya: f(t)=3sintcost(cost,sint)f'(t) = 3\sin t\cos t\,(-\cos t, \sin t). Pada (0,π2)\intoo{0}{\frac\pi2} semua titiknya reguler dengan garis singgung yang berarah (cost,sint)(-\cos t, \sin t); sedangkan di t=0t = 0 (yaitu titik (1,0)(1,0)) kecepatannya lenyap: jadi sebuah titik runcing, tempat kurvanya berbalik sepanjang arah singgungnya (1,0)(±)(-1, 0)\cdot(\pm) — dan lewat kesetangkupannya keempat titik runcingnya duduk di (±1,0),(0,±1)(\pm1, 0), (0, \pm1).

Contoh 24.5 (Sebuah angka delapan, dipelajari selengkapnya)

x(t)=sintx(t) = \sin t, y(t)=sin2ty(t) = \sin 2t (yaitu kurva Lissajous). Kesetangkupannya: M(t+π)=(x(t),y(t))M(t + \pi) = (-x(t), y(t)) (yaitu pencerminan pada sumbu yy), M(t)=(x(t),y(t))M(-t) = (-x(t), -y(t)) (kesetangkupan pusat), M(πt)=(x(t),y(t))M(\pi - t) = (x(t), -y(t)) (pencerminan pada sumbu xx): sehingga cukuplah mempelajari t[0,π2]t \in \intcc{0}{\frac\pi2} lalu membukanya. Ragamnya: x=cost0x' = \cos t \geq 0 sepanjangnya, sedangkan y=2cos2ty' = 2\cos 2t positif sebelum t=π4t = \frac\pi4 dan negatif sesudahnya: jadi busurnya memanjat ke kanan menuju puncak (22, 1)\bigl(\frac{\sqrt2}2,\ 1\bigr) di t=π4t = \frac\pi4 (dengan garis singgung mendatar), lalu menurun ke kanan menuju (1,0)(1, 0) di t=π2t = \frac\pi2, tempat x=0yx' = 0 \neq y': jadi garis singgung tegak. Titik ganda: M(0)=M(π)=(0,0)M(0) = M(\pi) = (0,0), dengan dua kecepatan yang berbeda

f(0)=(1, 2),f(π)=(1, 2):f'(0) = (1,\ 2), \qquad f'(\pi) = (-1,\ 2) :

yaitu dua cabang yang reguler dan bersilangan di titik asalnya pada sudut yang berbeda — jadi titik ganda, bukan titik singular: karena setiap lintasannya mulus sempurna, dan kedua lintasannya hanya berbagi tempat. Adapun seluruh kurvanya adalah angka delapan di bawah.

Baca dalam konteks →