Parametrik Denklemlerle Analitik Uygulamalar

Bu bölümde parametrik denklemlerin bazı analitik uygulamalarını inceleyeceğiz.

Parametrik Eğrinin Eksenleri Kestiği Noktalar

Bir parametrik eğrinin eksenleri kestiği noktalar aşağıdaki yöntemle bulunur.

  • Parametrik eğrinin \( x \) eksenini kestiği noktaları bulmak için \( y(t) = 0 \) denklemi çözülür.
  • Parametrik eğrinin \( y \) eksenini kestiği noktaları bulmak için \( x(t) = 0 \) denklemi çözülür.
  • Bulunan \( t \) değerleri koordinat denklemlerinde yerine konarak eğrinin eksenleri kestiği noktaların koordinatları bulunur.

Parametrik ve Kartezyen Denklemlerinin Kesişimi

Bir parametrik denklemin bir kartezyen denklemi ile kesişim noktaları aşağıdaki yöntemle bulunur.

  • Parametrik denklemin \( x(t) \) ve \( y(t) \) tanımları kartezyen denkleminde \( x \) ve \( y \) yerine konur ve denklem \( t \) için çözülür.
  • Bulunan \( t \) değerleri koordinat denklemlerinde yerine konarak kesişim noktalarının koordinatları bulunur.

İki Parametrik Eğrinin Kesişimi

İki parametrik eğrinin kesişimi iki şekilde olabilir.

  • Kesişim noktası olarak adlandırılan birinci tip noktada eğriler aynı \( (x, y) \) noktasında, ama farklı parametre değerlerinde kesişir. Bir kesişim noktası, hareketli iki cismin farklı zamanlarda aynı noktada bulunması şeklinde düşünülebilir.
  • Çarpışma noktası olarak adlandırılan ikinci tip noktada eğriler aynı \( (x, y) \) noktasında ve aynı parametre değerinde kesişir. Bir çarpışma noktası, hareketli iki cismin aynı anda aynı noktada bulunması şeklinde düşünülebilir.

Bazı kaynaklarda çarpışma noktaları kesişim noktalarının özel bir hali olarak da kabul edilir.

\( t \) parametresine bağlı iki parametrik eğrinin kesişim ve çarpışma noktalarının nasıl bulunabileceğini inceleyelim.

Kesişim Noktalarının Bulunması

\( t \) parametresine bağlı iki parametrik eğrinin kesişim noktaları aşağıdaki yöntemle bulunur.

  • Eğrilerden birinde \( t \) parametresi (örneğin) \( s \) parametresi olarak değiştirilir. Buradaki amaç, eğrilerin farklı parametre değerlerindeki kesişim noktalarını bulmaktır.
  • İki eğrinin \( x \) ve \( y \) denklemleri \( x_1(s) = x_2(t) \) ve \( y_1(s) = y_2(t) \) şeklinde birbirine eşitlenir.
  • \( s \) ve \( t \) bilinmeyenlerinden oluşan iki denklemli sistem çözülür.
  • Denklem sisteminin çözümü olan \( (s, t) \) ikililerinin ilgili denklemlerde karşılık geldiği \( (x, y) \) noktaları bulunur. Bu noktalar parametrik eğrilerin kesişim noktalarıdır.

Bu denklem sisteminin çözümü \( s = t \) olan çözümleri de kapsadığı için bu yöntem eğrilerin çakışma noktalarını da bulur.

Çarpışma Noktalarının Bulunması

\( t \) parametresine bağlı iki parametrik eğrinin çarpışma noktaları aşağıdaki yöntemle bulunur.

  • İki eğrinin \( x \) ve \( y \) denklemleri parametreleri değiştirmeden \( x_1(t) = x_2(t) \) ve \( y_1(t) = y_2(t) \) şeklinde birbirine eşitlenir.
  • Sadece \( t \) bilinmeyeninden oluşan iki denklemli sistem çözülür.
  • Her iki denklemi de sağlayan \( t \) değerlerinin ilgili denklemlerde karşılık geldiği \( (x, y) \) noktaları bulunur. Bu noktalar parametrik eğrilerin çarpışma noktalarıdır.

Parametrik Eğrinin Kendisini Kestiği Noktalar

Bir parametrik eğri iki farklı \( t \) değerinde aynı noktaya karşılık geldiğinde kendisini keser. Bir parametrik eğrinin kendisini kestiği noktalar aşağıdaki yöntemle bulunur.

  • Eğrinin kendisini kestiği noktadaki parametre değerlerinin \( t_1 \ne t_2 \) olmak üzere \( t_1 \) ve \( t_2 \) olduğu varsayılır.
  • Bu iki parametre değeri aynı noktaya karşılık geldiği için eğri denklemleri \( x(t_1) = x(t_2) \) ve \( y(t_1) = y(t_2) \) şeklinde birbirine eşitlenir.
  • \( t_1 \) ve \( t_2 \) bilinmeyenlerinden oluşan iki denklemli sistem çözülür. Bu aşamada denklem sistemini sağlasa da \( t_1 = t_2 \) eşitliği çözüme dahil edilmez.
  • Eğri bu iki parametre değerinin karşılık geldiği noktada kendisini keser.

Bir eğrinin kendisini kestiği noktaları bulmayı bir örnek üzerinde gösterelim.

SORU 1 :

\( t \in \mathbb{R} \) olmak üzere,

Koordinat düzleminde \( A(2t - 3, 5 - t) \) noktalarından geçen doğrunun eğimi kaçtır?

Verilen parametrik denklem \( t \)'nin farklı değerleri için oluşan tüm \( A(x, y) \) noktalarının oluşturduğu doğruyu temsil eder.

\( x(t) = 2t - 3 \)

\( y(t) = 5 - t \)

Soruyu iki yöntemle çözebiliriz.

1. yöntem:

\( t \) cinsinden verilen parametrik denklemi \( x \) ve \( y \) cinsinden yazalım.

Bunun için ikinci denklemde \( t \) parametresini yalnız bırakalım.

\( t = 5 - y \)

Birinci denklemde \( t \) parametresini yerine koyalım.

\( x = 2(5 - y) - 3 \)

\( x = 10 - 2y - 3 \)

\( y = -\dfrac{1}{2}x + \dfrac{7}{2} \)

Buna göre parametrik denklemi verilen doğrunun eğimi \( m = -\frac{1}{2} \) olur.

2. yöntem:

\( t \) parametresine rastgele iki değer vererek doğrunun geçtiği iki noktayı bulalım.

\( t = 0 \) için:

\( A_1(2(0) - 3, 5 - 0) = A_1(-3, 5) \)

\( t = 1 \) için:

\( A_2(2(1) - 3, 5 - 1) = A_2(-1, 4) \)

Bu iki noktadan geçen doğrunun eğimini bulalım.

\( m = \dfrac{5 - 4}{-3 - (-1)} = -\dfrac{1}{2} \)


SORU 2 :

Aşağıdaki parametrik denklemin orijinden geçtiği \( t \) değerlerinin çarpımı kaçtır?

\( t \in \mathbb{R} \) olmak üzere,

\( x(t) = t^3 - 2t^2 - 3t \)

\( y(t) = 2t^2 - 4t - 6 \)

Bir parametrik denklem \( x \) ve \( y \) denklemlerinin ikisini de sıfır yapan \( t \) değerlerinde orijinden geçer.

\( x(t) = t^3 - 2t^2 - 3t = 0 \)

\( = t(t - 3)(t + 1) = 0 \)

Buna göre \( t = -1 \), \( t = 0 \) ve \( t = 3 \) değerlerinde eğrinin \( x \) değeri sıfır olur, yani \( y \) eksenini keser.

\( y(t) = 2t^2 - 4t - 6 \)

\( = 2(t - 3)(t + 1) = 0 \)

Buna göre \( t = -1 \) ve \( t = 3 \) değerlerinde eğrinin \( y \) değeri sıfır olur, yani \( x \) eksenini keser.

Hem \( x \) değerinin hem de \( y \) değerinin sıfır olduğu, yani eğrinin orijinden geçtiği \( t \) değerleri \( t = -1 \) ve \( t = 3 \) olur.

Bu iki \( t \) değerinin çarpımı \( -1 \cdot 3 = -3 \) olarak bulunur.

Bu iki \( t \) değerinde \( (x, y) = (0, 0) \) olduğunu kontrol edelim.

\( t = -1 \) için:

\( x(-1) = (-1)^3 - 2(-1)^2 - 3(-1) = 0 \)

\( y(-1) = 2(-1)^2 - 4(-1) - 6 = 0 \)

\( t = 3 \) için:

\( x(3) = 3^3 - 2(3)^2 - 3(3) = 0 \)

\( y(3) = 2(3)^2 - 4(3) - 6 = 0 \)


SORU 3 :

\( A \) eğrisinin kartezyen denklemi,

\( x^2 - y^2 = x - 9 \)

\( B \) eğrisinin parametrik denklemi,

\( t \in \mathbb{R} \) olmak üzere,

\( x(t) = t^2 \)

\( y(t) = 3t \)

olduğuna göre, \( A \) ve \( B \) eğrilerinin kesişim noktalarının koordinatlarını bulunuz.

Bu iki eğri kesişiyorsa parametrik eğri üzerindeki tüm noktaları temsil eden \( (t^2, 3t) \) sıralı ikilisi kartezyen denklemini sağlamalıdır.

\( x^2 - y^2 = x - 9 \)

\( (t^2)^2 - (3t)^2 = t^2 - 9 \)

\( t^4 - 9t^2 = t^2 - 9 \)

\( t^4 - 10t^2 + 9 = 0 \)

\( (t^2 - 1)(t^2 - 9) = 0 \)

\( (t - 1)(t + 1)(t - 3)(t + 3) = 0 \)

Buna göre iki eğri parametrik denklemin \( t \in \{\pm 1, \pm 3\} \) değerlerindeki noktalarda kesişir.

Bu \( t \) değerlerini parametrik denklemde yerine koyarak kesişim noktalarının kartezyen koordinatlarını bulalım.

\( t = 1 \) için:

\( x(1) = 1^2 = 1 \)

\( y(1) = 3(1) = 3 \)

\( t = -1 \) için:

\( x(-1) = (-1)^2 = 1 \)

\( y(-1) = 3(-1) = -3 \)

\( t = 3 \) için:

\( x(3) = 3^2 = 9 \)

\( y(3) = 3(3) = 9 \)

\( t = -3 \) için:

\( x(-3) = (-3)^2 = 9 \)

\( y(-3) = 3(-3) = -9 \)

Buna göre eğrilerin kesişim noktalarının kartezyen koordinatları aşağıdaki gibi bulunur.

\( (x, y) \in \{(1, 3), (1, -3), (9, 9), (9, -9)\} \)


SORU 4 :

\( C \) eğrisinin parametrik denklemi aşağıdaki gibidir.

\( t \in \mathbb{R} \) olmak üzere,

\( x(t) = \dfrac{2t}{t^2 + 3} \)

\( y(t) = \dfrac{1 - t^2}{t^2 + 3} \)

\( C \) eğrisinin \( 3y = 4x \) doğrusu ile kesiştiği noktaların kartezyen koordinatlarını bulunuz.

Verilen eğri ve doğru kesişiyorsa parametrik eğri üzerindeki tüm noktaları temsil eden \( (\frac{2t}{t^2 + 3}, \frac{1 - t^2}{t^2 + 3}) \) sıralı ikilisi verilen doğru denklemini sağlamalıdır.

\( 3y = 4x \)

\( 3\left( \dfrac{1 - t^2}{t^2 + 3} \right) = 4\left( \dfrac{2t}{t^2 + 3} \right) \)

\( 3 - 3t^2 = 8t \)

\( 3t^2 + 8t - 3 = 0 \)

\( (3t - 1)(t + 3) = 0 \)

Buna göre parametrik eğri ve doğru parametrik denklemin \( t \in \{-3, \frac{1}{3}\} \) değerlerindeki noktalarda kesişir.

Bu \( t \) değerlerini parametrik denklemde yerine koyarak kesişim noktalarının kartezyen koordinatlarını bulalım.

\( t = -3 \) için:

\( x(-3) = \dfrac{2(-3)}{(-3)^2 + 3} = -\dfrac{1}{2} \)

\( y(-3) = \dfrac{1 - (-3)^2}{(-3)^2 + 3} = -\dfrac{2}{3} \)

\( t = \dfrac{1}{3} \) için:

\( x(\frac{1}{3}) = \dfrac{2(\frac{1}{3})}{(\frac{1}{3})^2 + 3} = \dfrac{3}{14} \)

\( y(\frac{1}{3}) = \dfrac{1 - (\frac{1}{3})^2}{(\frac{1}{3})^2 + 3} = \dfrac{2}{7} \)

Buna göre \( C \) eğrisi ile \( 3y = 4x \) doğrusunun kesiştiği noktaların kartezyen koordinatları aşağıdaki gibi bulunur.

\( (x, y) \in \left\{ \left( -\dfrac{1}{2}, -\dfrac{2}{3} \right), \left( \dfrac{3}{14}, \dfrac{2}{7} \right) \right\} \)


« Önceki
Parametrik Denklemlerde Simetri
Sonraki »
Parametrik Denklemlerin Türevi


Faydalı buldunuz mu?   Evet   Hayır