數學問題是系統的、嚴密的,這個問題也不例外。我們知道,這圓方程表示的是一系列曲線,即一族曲線,因而涉及到曲線族和曲線族包絡的概念。
一般地,我們用含有參數m的二元方程F(x,y,m)=0表示的動圓形的方程。當m取一定值時,所得方程就表示一條曲線;當參數m取無數個值時,對應無數個方程表示無數條曲線。我們稱這些方程叫做適合某條件的曲線族方程,方程表示的所有曲線的集合叫做適合此條件的曲線族。
對于給定的平面曲線族,任意一條曲線CM與另一曲線M相切,并且在曲線M上的任一點P上,一定有曲線族中的一條曲線與曲線M相切,那么我們把曲線M定義為曲線族的包絡,P點定義為曲線族中曲線CM的特征點。從定義可知,曲線族曲線CM的特征點是這曲線族中兩條無限趨近的曲線的極限交點。
解方程組:
兩式一相減,所得結果兩邊同除以△m,然后使△m→0,即m+△m→m,這是根據“曲線族的特征點是這曲線族中兩條無限趨近的曲線的極限交點”這一基本理論而得到的,也就讓m和m+△m確定的兩條曲線無限趨近,得到m確定的曲線的特征點,用判別式△解的本質也正是這一點,從議程的觀點來看,不論曲線的特征點在什么位置,都只有一個與它對應有什么樣的參數值m;反之,一個參數值m也只能使曲線有與它對應的一定的特征點,也就是說什么樣的參數值決定了什么樣的特征點,什么樣的特征點對應有什么樣的參數值m,那么,所有特征點用參數m表示的坐標,也構成了包絡的參數方程,這樣,△的解法就顯得言之成理,名正言順了。
此定理的作用也就是判別方程有無重根,與△判別式的作用相同,意義也相同,因此,我們已不難看出導數與判別式的關系了,這里用△m=0來求包絡方程的奧秘在于此,(x,y)與m的對應關系正相當于重根,特別是在二次曲線族方程中。
很清楚,把方程中變量x換成m;a、b、c或p、q系數換成x,y的函數式,不就是曲線方程了嗎?由△m=0,就可求出包絡方程。
現在還需說明用判別式得出的方程,要除去
由議程組確定的曲線方程,這組曲線
叫奇異點曲線,不是包絡,我們一般地可借助圖形來檢驗舍棄,其中道理則超出本文范圍。
所以,我們總結出如下定理:
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