锡[1,ln2]上的r(t)=(te ^(t ^ 2),t ^ 2e ^ t,1 / t)的弧长是多少?

锡[1,ln2]上的r(t)=(te ^(t ^ 2),t ^ 2e ^ t,1 / t)的弧长是多少?
Anonim

回答:

弧长 #~~ 2.42533 # (5DP)

由于下限,弧长为负 #1# 大于上限 #LN2#

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 #1# 大于上限 #LN2#