回答:
弧长
由于下限,弧长为负
说明:
我们有一个参数向量函数,由下式给出:
#bb ul r(t)= << te ^(t ^ 2),t ^ 2e ^ t,1 / t >>#
为了计算弧长,我们将需要矢量导数,我们可以使用乘积规则计算:
#bb ul r'(t)= <<(t)(2te ^(t ^ 2))+(1)(e ^(t ^ 2)),(t ^ 2)(e ^ t)+(2t )(e ^ t), - 1 / t ^ 2 >>#
# = << 2t ^ 2e ^(t ^ 2)+ e ^(t ^ 2),t ^ 2e ^ t + 2te ^ t,-1 / t ^ 2 >>#
然后我们计算导数向量的大小:
#| bb ul r'(t)| = sqrt((2t ^ 2e ^(t ^ 2)+ e ^(t ^ 2))^ 2 +(t ^ 2e ^ t + 2te ^ t)^ 2 +( - 1 / t ^ 2)^ 2) )#
#“”= sqrt(e ^(2 t)t ^ 4 + 1 / t ^ 4 + 4 e ^(2 t)t ^ 3 + 4 e ^(2 t)t ^ 2 + 4 e ^(2 t ^ 2)t ^ 2 + e ^(2 t ^ 2)+ 4 e ^(2 t ^ 2)t ^ 4)#
然后我们可以使用以下方法计算弧长:
#L = int_(1)^(ln2) | bb ul r'(t)| dt#
# = int_(1)^(ln2) sqrt(e ^(2 t)t ^ 4 + 1 / t ^ 4 + 4 e ^(2 t)t ^ 3 + 4 e ^(2 t)t ^ 2 + 4 e ^(2 t ^ 2)t ^ 2 + e ^(2 t ^ 2)+ 4 e ^(2 t ^ 2)t ^ 4) dt#
我们不太可能使用分析技术来计算这个积分,所以使用数值方法我们得到一个近似值:
#L ~~ -2.42533 # (5DP)
由于下限,弧长为负
在[0,(pi)/ 4]中x上的f(x)= - xsinx + xcos(x-pi / 2)的弧长是多少?
Pi / 4 [ab]中的f(x),x的弧长由下式给出:S_x = int_b ^ af(x)sqrt(1 + f'(x)^ 2)dx f(x)= - xsinx + xcos(x-pi / 2)= - xsinx + xsinx = 0 f'(x)= 0因为我们只有y = 0,所以我们可以把0到pi / 4之间的直线长度取为pi / 4- 0 = pi / 4的
锡[1,2]上的r(t)=(t,t,t)的弧长是多少?
Sqrt(3)我们寻找向量函数的弧长:bb(ul r(t))= t,t,t,t >>对于t [1,2]我们可以很容易地用以下方法评估:L = int_alpha ^ beta || bb(ul(r')(t))|| dt所以我们计算导数bb(ul(r')(t)):bb(ul r'(t))= << 1,1,1 >>因此我们获得了弧长:L = int_1 ^ 2 || << 1,1,1 >> || dt = int_1 ^ 2 sqrt(1 ^ 1 + 1 ^ 2 + 1 ^ 2) dt = int_1 ^ 2 sqrt(3) dt = [sqrt(3)t] _1 ^ 2 = sqrt(3)(2-1) = sqrt(3)这个微不足道的结果应该毫不奇怪,因为给定的原始方程是一条直线。