參數式 與 隱式 是描述無法套入簡單「 為 的函數」形式的曲線的兩種方式。
參數式
參數式 把 和 都表示為第三個變數 (參數,常為時間)的函數:
例子:半徑為 1 的圓:,,其中 。
優點:自然地描述運動(每個 給出一個位置),輕鬆處理環路與自交。
隱式
隱式 使用單一方程式:
同一個圓:。
優點:唯一的代數方程式,容易檢驗某點是否在曲線上(直接代入並檢查即可)。
何時用哪種
| 情形 | 最佳形式 |
|---|---|
| 運動 / 軌跡 | 參數式 |
| 需要隱函數微分 | 隱式 |
| 曲線有自交 | 參數式 |
| 代數 / 符號操作 | 隱式 |
| 透過 值繪圖 | 參數式 |
解題範例:導數
對於圓 :
- 隱函數微分:,所以 。
- 參數式(,):。✓
兩者給出相同答案;只是過程不同。
轉換
有時可以透過消去參數(參數式 → 隱式)或參數化(隱式 → 參數式)在兩種形式之間轉換。但並不總能乾淨地實現。
At a glance
| Feature | 參數式 | 隱式 |
|---|---|---|
| 形式 | x = f(t), y = g(t) | F(x, y) = 0 |
| 處理自交 | 是 | 通常較麻煩 |
| 檢驗點是否在曲線上 | 求解 f(t) = x 且 g(t) = y | 代入 F(x, y),檢查是否為零 |
| 建模運動 | 原生支援 | 否(無時間變數) |
| 代數操作 | 較麻煩 | 原生支援 |
Verdict
運動以及有自交的曲線用 參數式。代數操作與便捷的點檢驗用 隱式。兩者都可以求導;根據你的題目最初給出的是哪種形式來選擇。