Если каждому значению действительной переменной поставлен в соответствие вектор , то на множестве задана вектор-функция действительной переменной .
Задание вектор - функции равносильно заданию трех числовых функций - координат вектора :
;
Производной вектор – функции по аргументу называется новая вектор – функция:
Если вектор является радиус вектором точки , то соответствующую вектор-функцию принято обозначать:
.
Годографом вектор – функции называется линия, описываемая в пространстве концом вектора . Всякую линию в пространстве можно рассматривать как годограф некоторой вектор функции.
Параметрические уравнения годографа:
.
Производные вектор – функции имеют вид:
Физический смысл производных:
- вектор и величина скорости,
- вектор и величина ускорения конца вектора , если - время.
Тангенциальная и нормальная составляющие ускорения равны:
Вектор направлен по касательной к годографу вектор – функции в сторону возрастания аргумента .
Уравнение касательной к пространственной кривой в точке , которой соответствует значение параметра , имеет вид:
где текущие координаты касательной.
Уравнение касательной к годографу вектор – функции при может быть получено из уравнения касательной к графику функции, заданной параметрически на плоскости:
№ п/п | ЗАДАЧИ | Ответ |
ПП13 III.№1. | Найти годограф вектор – функции РЕШЕНИЕ: Параметрические уравнения годографа: Исключая параметр , получаем Таким образом, годографом является окружность , , из которой необходимо исключить точку , которая получается в пределе при . | , , |
ПП13 III.№2. | Найдите годограф вектор – функции РЕШЕНИЕ: Запишем координаты конца радиус – вектора: это параметрические уравнения прямой: . | Прямая |
ПП13 III.№3. | Найдите годограф вектор – функции . РЕШЕНИЕ: Запишем координаты конца радиус – вектора: Кривая лежит в плоскости , перейдем от параметрического представления кривой к ее виду в декартовых координатах, для чего возведем и в степень и сложим: , или . Это уравнение астроиды. | Астроида |
ПП13 III.№4. | Дано уравнение движения . Определите траекторию, скорость и ускорение движения. Постройте векторы и найдите скорости и ускорения для моментов . РЕШЕНИЕ: | Циклоида в плоскости : |
ПП13 III.№5. | Найдите производную вектор – функции РЕШЕНИЕ: . | |
ПП13 III.№6. | Найдите производную вектор – функции при . РЕШЕНИЕ: | |
ПП13 III.№7. | Найдите годограф вектор – функции и напишите уравнение касательной к нему в точке, соответствующей . РЕШЕНИЕ: Параметрические уравнения годографа: Используя свойство гиперболических функций , получаем уравнение гиперболы в плоскости . Таким образом, годографом является правая ветвь гиперболы, пробегаемая в направлении возрастания координаты . Уравнение касательной: | , ; . |