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怎么求正方形的方程式?

给定一个正方形,如下图所示。这个正方形的四个顶点的坐标分别是(±1,0)和(0,±1)。那么,为了便于画图,我要找到图形的方程式。下面,我就介绍一下怎么寻找它的方程式。
工具/原料
1

电脑

2

Mathematica

3

网络画板

方法/步骤
1

已知这个正方形的隐函数方程是:abs(x) + abs(y)=1在网络画板里面,可以绘制它的图像。

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而Mathematica可以通过代码绘制:ContourPlot[……]

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假设这个正方形的极坐标方程是:r=r(t)那么,正方形上的点就可以表示为:(r*Cos[t],r*Sin[t]),我尝试把它带入到隐函数方程里面,求出r关于t的表达式。

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结果,得到的r关于t的表达式是分段的。而每一支的图像,用PolarPlot画图,都是一条直线形。

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而把四支表达式合为一支,就得到下式:r=1/(Abs[Cos[t]]+Abs[Sin[t]])这正是正方形的极坐标方程。

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在网络画板里面,也可以画出这个正方形:ρ=1 / (abs(cos(thet)) + abs(sin(thet)))

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于是,可以通过极坐标方程求出参数方程:{Cos[t],Sin[t]}/(Abs[Cos[t]]+Abs[Sin[t]])

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但是在网络画板里面,却不是正方形:x=cos(t) / (abs(cos(thet)) + abs(sin(thet)))y=sin(t) / (abs(cos(thet)) + abs(sin(thet)))这可是有点奇怪了。

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正方形的参数方程还有另一个情形:{Sign[Cos[t]]*Cos[t]^2,Sign[Sin[t]]*Sin[t]^2}这是类比于单位圆的参数方程而拼凑出来的。但是,这个参数方程不能转化为极坐标方程。

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网络画板也可以画出来:x=sign(cos(t))*cos(t)^2y=sign(sin(t))*sin(t)^2

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还有一个参数方程:{Abs[Cos[t]]Cos[t],Abs[Sin[t]]Sin[t]}不过,这个参数方程是无意间拼凑出来的,感觉莫名其妙。

注意事项
1

本文,给出了正方形的一个隐函数方程,一个极坐标方程,三个参数方程,你能理解怎么回事吗?

2

注意第七步和第八步,为什么Mathematica能够根据参数方程画出正方形,而网络画板却不能?

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