1. 二维平面上的曲线方程
y=f(x)
以上方程中,对任意x(暂不考虑定义域),都有一个y与之对应,因此表示的是一条曲线。
写成参数形式:x=f(t), y=g(t)。
或进一步写成向量形式:r(t)=f(t)i + g(t)j。
1.1 曲线长度
将曲线上的每一小段dx都看做近似平直,那么每一小段的长度是sqrt[(dx)2+(kdx)2]=sqrt(1+k2)dx,k为小段斜率。
如果是参数化的曲线方程r(t)=f(t)i+g(t)j,那么每一小段的弧长是sqrt[(kxdt)2+(kydt)2],kx和ky是当参数t变化dt时,x=f(t)和y=g(t)的变化率。
2. 空间曲线
对任意一个x,只能有一个y和z与之对应。即x,y,z互相限制。因此一般写成参数形式:
x=f(t), y=g(t), z=h(t)
对任意单个参数t,只有一组x,y,z。
也可写成向量形式。
2.1 空间直线
x=x0+tv1, y=y0+tv2, z=z0+tv3
写成向量形式:
<x,y,z> = <x0,y0,z0> + t<v1, v2, v3>
直线上任意一点所对应的向量是两个向量之和,直线上每一点都对应一个向量<x,y,z>。
3. 空间曲面
3.1 显式或隐式曲面方程
z=f(x,y)或f(x,y,z)=0
以上方程中,对任意一对x,y,都有一个z与之对应,因此表示的是一个曲面。
3.2 空间平面
3.3 参数曲面
r(u,v)=<f(u,v), g(u,v), h(u,v)>
该方程将曲面上每一点都用一个向量来表示。
对每一对(u,v),都有一个向量<f(u,v), g(u,v), h(u,v)>与之对应。
对于最简情况,f(u,v)=x,g(u,v)=y,z=h(u,v)。
[和参数曲线对比:在那里,表示曲线上每一点需要一个参数t;而此处为了表示曲面需要两个参数(u,v)。]
[借用线性代数里的概念,空间(一维)曲线方程描述R1(一维变量t)到R3(三维空间的一维曲线)的映射;空间(二维)曲面方程描述R2(二维平面uv)到R3(三维空间的二维曲面)的映射。和线性代数不同的是,这里的映射可能是非线性的。]
3.3.1 参数曲面面积
积分式类比于参数曲线弧长。