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拐點

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y=x3的函數圖形,原點是其拐點
反正切函數的拐點

拐點(英語:Inflection point)或稱拐點,是一條連續曲線,或由的點,或者等價地說,是使切線穿越曲線的點。

決定曲線的拐點有助於理解曲線的外形,這在描繪曲線圖形時特別有用。

定義

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若曲線圖形在一點由凸轉凹,或由凹轉凸,則稱此點為拐點。直觀地說,拐點是使切線穿越曲線的點。

若該曲線圖形的函數在某點的二階導數為零或不存在,且二階導數在該點兩側符號相反,該點即為函數的拐點。這是尋找拐點時最實用的方法之一。

拐點的必要條件

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拐點的必要條件:設內二階可導,,若是曲線的一個拐點,則。 比如,,有,但是0兩側全是凸,所以0不是函數的拐點。

拐點的充分條件:設內二階可導,,若在兩側附近異號,則點為曲線的拐點。否則(即保持同號),不是拐點。

分類

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拐點可以根據為零或不為零,進行分類:

  • 如果為零,此點為拐點的駐點,簡稱為鞍點
  • 如果不為零,此點為拐點的非駐點

例如:的點是一個鞍點,切線為軸,切線正好將圖像分為兩半。

參數曲線的拐點

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平面參數曲線的拐點是使其曲率變號的點,此時曲率中心(居於曲線凹側)從曲線的一側換至另一側。

雙正則點與拐點

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雙正則點是使得參數曲線的一階與二階微分(它們是向量)線性無關的點。在雙正則點上,曲線既無拐點亦非直線。在非雙正則點上曲率為零,但是不一定有變號。在尋找參數曲線的拐點時,我們通常先以微分找出非雙正則點,繼之研究其局部性狀,以判定是否為拐點。

:某些作者偏好將拐點定義為「使一階與二階微分平行的點」,在此定義下,切線不一定在該點穿越曲線本身。

代數曲線的拐點

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上的平面代數曲線,其拐點定義為一平滑點,使得該點切線點的相交重數

注意到一條曲線與點相切的充要條件是相交重數。當時,代數曲線的拐點定義等價於上節註記中的廣義定義。

參見

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文獻

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