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尖點

數學名詞

尖點(cusp)是曲線中的一種奇點,曲線在尖點。若一曲線可以由幾組光滑函數來表示,幾組光滑函數有交點,但曲線只通過此交點一次,此交點即為尖點。

簡介


尖點[數學名詞]
尖點[數學名詞]
在數學中,尖點(cusp)在舊文本中稱為奇點,是曲線上瞬間改變方向的一個點。下圖中給出了一個典型的例子。因此,尖點是曲線的奇點的一種。曲線在尖點時,沒有自相交的情形。
對於由可微分參數方程定義的平面曲線
尖點是f和g的兩個導數都為零的點,並且其中至少有一個改變符號。在這個意義上,尖點是局部奇點,它們僅涉及參數t的一個值,與涉及多個值的自交點相反。
對於由隱式方程定義的曲線
尖點是F的泰勒展開的最低維的項;然而,並不是所有具有此屬性的奇點都是尖點。
平面曲線尖點可以通過平面的不同形狀被寫成以下形式: 其中並且是整數。

差分幾何分類


考慮兩個變數的平滑實值函數,如f(x,y),其中x和y是實數。所以f是從平面到線的一個函數。所有這些平滑函數由平面和線的不同形狀組成,源和目標之間的坐標變形不同。該動作將整個函數分成等價類。
這樣的等價類的族由Ak 表示,其中k是非負整數,這個符號由V.I.Arnold提出。如果函數f位於的曲線中,那麼函數f被認為是類型A ,即在源和目標中存在將坐標變換成這些形式。這些簡單的形式 被稱為給出類型為Ak 的維度的正常表達式。注意,由於源中坐標的變形變化為,所以A +與A 相同。所以我們可以從A2n 符號中減去。

舉例


普通的尖點由給出,即類型A 奇點的零電平集合。令f(x,y)為x和y的平滑函數,為了簡便起見,假設。那麼(0,0)的f的類型A 奇點可以表徵為:
(1)f的泰勒級數中的二次項,稱為L(x,y) ,其中L(x,y)在x和y中是線性的;
(2)L(x,y)不分割f(x,y)的泰勒級數中的三次項。
通過給出了一個尖點,即A型奇點的零維集合。對於A型奇點,我們需要f具有簡併二次部分(給出類型),L分割三次項(給出類型),另外可分解條件(給定類型) ,和最終的不可分割條件(給定類型為A4)。
為了看這些可分性條件來自哪裡,假設f具有簡併二次分量L ,並且L分割三次項。因此,f的三階泰勒級數由給出,其中Q在x和y中是二次方。我們可以完成平方,顯示。我們現在可以做出變數的變形(在這種情況下,我們簡單地用線性獨立的線性部分來代替多項式),使得(其中P在x和y中是四分之一(四階)。 的可分性條件是x除以P。如果x不分P,那麼類型完全是A。如果x劃分P,我們在完成平方和改變坐標,使得我們有,其中P在x和y中是五次的(五階)。如果x不分割P,則我們具有精確的A類型,即零維度集是一個尖點。

應用


當在三維歐幾里得空間中投射到平面中時,自然會出現尖點。一般來說,這樣的投影曲線,其奇點是自交點和尖點。當兩條曲線的不同點具有相同的投影時,出現自交點。當曲線的切線平行於投影方向(即在單點上切線投影時),會出現尖點。當多個現象同時發生時,會發生更複雜的奇點。例如,對於拐點與投影方向平行的拐點(和起伏點)出現尖點。
在許多情況下,通常在計算機視覺和計算機圖形學中,投影的曲線是對投影的(平滑)空間物體的限制的關鍵點的曲線。因此,尖點顯示為物體(視覺)或其影子(計算機圖形)的圖像的輪廓的奇點。
焦散和波陣面是具有在現實世界中可見的尖點的曲線的示例。