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弧长


弧长定义为沿曲线的长度,

 s=int_gamma|dl|,
(1)

哪里分力是差分位移矢量沿着曲线伽马射线.例如,对于圆圈半径的第页,带角度的两点之间的弧长θ_1θ_2(以弧度测量)很简单

 s=r|theta_2-theta_1|。
(2)

定义线条元素ds^2=|dl|^2,根据参数参数化曲线t吨,并注意到日/日就是速度with which the end of the半径向量 第页移动给予

 s=int_a^bds=int_a ^b(ds)/(dt)dt=int_a_b|r^'(t)|dt。
(3)

极坐标,

 dl=r^^dr+rtheta^^dtheta=((dr)/(dtheta)r^^+rtheta)数据集,
(4)

所以

ds公司=|dl|=sqrt(r^2+((dr)/(dtheta))^2)dtheta
(5)
秒=int|dl|=int_(theta_1)^(theta_2)sqrt(r^2+((dr)/(dtheta))^2)数据集。
(6)

笛卡尔坐标,

分力=dxx^^+dyy^^
(7)
ds公司=|数字图书馆|
(8)
=平方米(dx^2+dy^2)
(9)
=sqrt(((dy)/(dx))^2+1)dx。
(10)

因此,如果写入曲线

 r(x)=xx^^+f(x)y^^,
(11)

然后

 s=int_a^bsqrt(1+f^('2)(x))dx。
(12)

如果改写曲线

 r(t)=x(t)x^^+y(t)y^^,
(13)

然后

 s=int_a^bsqrt(x^('2)(t)+y^('2)(t))dt。
(14)

在三维空间中,

 r(t)=x(t)x^^+y(t)y^^+z(t)z^^,
(15)

所以

 s=int_a^bsqrt(x^('2)(t)+y^。
(16)

的弧长极坐标曲线 r=r(θ)由提供

 s=int_(theta_1)^(theta_2)sqrt(r^2+((dr)/(dtheta))^2)dtheta。
(17)

另请参见

曲率,测地线,法线向量,半径曲率的,扭转半径,速度,表面积,切向角度,切线向量,扭转,速度 探索数学世界课堂上的这个主题

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引用如下:

埃里克·魏斯坦(Eric W.Weisstein)。“弧长”自数学世界--Wolfram Web资源。https://mathworld.wolfram.com/ArcLength.html

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