Matematik I · 8. Ünite: Parametrik ve Kutupsal Denklemler

Parametrik Eğriler

Bir çember, bir sikloid ya da kendini kesen bir yörünge $y = f(x)$ biçiminde tek bir fonksiyonla yazılamaz; ama her biri "bir noktanın zamanla nasıl hareket ettiği" olarak çok doğal biçimde anlatılır. Parametrik gösterimde $x$ ve $y$ koordinatları ortak bir $t$ parametresinin fonksiyonudur. Bu konunun sonunda parametrik eğriyi çizebilir, parametreyi yok ederek kartezyen denkleme (ve aralık kısıtına) geçebilir, verilen bir eğri için yönlü bir parametrizasyon kurabilir ve aynı eğrinin farklı parametrizasyonlarını ayırt edebilirsiniz.

Öğrenme hedefleri

Konu anlatımı

  1. Bağlam: Hareketi koordinatlarla anlatmak

  2. Tanım: parametrik denklemler ve parametrik eğri

  3. Parametreyi yok etme ve aralık kısıtı

  4. Temel parametrizasyonlar

  5. Sikloid: yuvarlanan tekerleğin izi

  6. Çözümlü örnekler: yön, kısıt ve parametrizasyon kurma

  7. Simülasyonda gözlem

  8. Sık yapılan hatalar ve kavram yanılgıları

Anahtar terimler

Parametrik denklem (parametric equations)
$x = f(t)$, $y = g(t)$ biçiminde, iki koordinatı ortak bir parametreye bağlayan denklem takımı.
Parametre (parameter)
Eğri üzerindeki noktayı etiketleyen bağımsız değişken; zaman, açı ya da yay uzunluğu olabilir.
Yönlenme (orientation)
$t$ artarken noktanın eğri üzerinde izlediği yön; aynı eğrinin parametrizasyonları farklı yön taşıyabilir.
Parametreyi yok etme (elimination)
$t$'yi atarak $x$ ve $y$ arasında kartezyen bir bağıntı bulma; çizilen kısım için $t$ aralığından gelen kısıtı da yazmayı gerektirir.
Parametrizasyon (parametrization)
Verilen bir eğriyi izleyen $(x(t), y(t))$ çifti; bir eğri için sonsuz çok parametrizasyon vardır.
Sikloid (cycloid)
Kaymadan yuvarlanan çember üzerindeki sabit bir noktanın izi: $x = r(t - \sin t)$, $y = r(1 - \cos t)$.
Sivri uç (cusp)
Eğrinin yönünün ani ters döndüğü nokta; sikloidin yere değdiği noktalar buna örnektir.
Kendini kesme noktası
Farklı iki parametre değerinin aynı $(x, y)$ noktasını verdiği nokta.
Lissajous eğrisi
$x = A\sin(at)$, $y = B\sin(bt)$ ile iki dik salınımın bileşkesi; frekans oranı düğüm sayısını belirler.

Örnek soru

$x = 3t - 1$, $y = 2t + 4$ parametrik denklemleriyle verilen eğrinin kartezyen denklemi hangisidir?

  1. $y = \frac{3}{2}x + 2$
  2. $y = 2x + 5$
  3. $y = \frac{2}{3}x + \frac{14}{3}$
  4. $y = \frac{2}{3}x + 4$
  5. $y = 3x - 1$

Doğru cevap: C

Çözüm

1. Birinci denklemden parametreyi çekelim: $x = 3t - 1 \Rightarrow t = \dfrac{x + 1}{3}$.
2. İkinci denklemde yerine yazalım: $y = 2\cdot\dfrac{x + 1}{3} + 4 = \dfrac{2x + 2 + 12}{3} = \dfrac{2x + 14}{3}$.
3. Sonuç: $y = \dfrac{2}{3}x + \dfrac{14}{3}$. $t = 0$ ile kontrol: $(-1, 4)$ noktası $\frac{2}{3}(-1) + \frac{14}{3} = 4$ ✓.
Çeldirici analizi: $y = \frac{2}{3}x + 4$ seçeneği sabit terimde $t$'nin $x$ içindeki $-1$ kayması (ötelemesi) unutulduğunda çıkar; $y = \frac{3}{2}x + 2$ ise $x$ ile $y$'nin katsayılarının yerleri karıştırılırsa bulunur.

Matematik I: tüm konular