【微积分讲解】曲线的弧长.docVIP

  1. 1、有哪些信誉好的足球投注网站(book118)网站文档一经付费(服务费),不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。。
  2. 2、本站所有内容均由合作方或网友上传,本站不对文档的完整性、权威性及其观点立场正确性做任何保证或承诺!文档内容仅供研究参考,付费前请自行鉴别。如您付费,意味着您自己接受本站规则且自行承担风险,本站不退款、不进行额外附加服务;查看《如何避免下载的几个坑》。如果您已付费下载过本站文档,您可以点击 这里二次下载
  3. 3、如文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“版权申诉”(推荐),也可以打举报电话:400-050-0827(电话支持时间:9:00-18:30)。
  4. 4、该文档为VIP文档,如果想要下载,成为VIP会员后,下载免费。
  5. 5、成为VIP后,下载本文档将扣除1次下载权益。下载后,不支持退款、换文档。如有疑问请联系我们
  6. 6、成为VIP后,您将拥有八大权益,权益包括:VIP文档下载权益、阅读免打扰、文档格式转换、高级专利检索、专属身份标志、高级客服、多端互通、版权登记。
  7. 7、VIP文档为合作方或网友上传,每下载1次, 网站将根据用户上传文档的质量评分、类型等,对文档贡献者给予高额补贴、流量扶持。如果你也想贡献VIP文档。上传文档
查看更多
第三章 空间曲线的基本知识 第九、十讲 曲线的弧长 课后作业: 阅读:第三章 第二节 曲线的弧长 pp.85---87 预习:第三章 第三节 曲线的曲率与挠率 pp.87---94 第四节 在天体力学中的应用 pp.94---96 作业: 1. 求下列曲线的切线和法平面议程: (1) ; (2) 2. 求下列曲线的副法线和密切平面方程 (1) ; (2) ; 3.. 求曲线处的主法线和从切平面方程。 4. 证明球面曲线的法平面通过球心。 5. 计算圆锥螺线的弧长公式(从0到t)。 6. 求下列平面曲线的弧长公式及弧长。 (1) 曲线由直角坐标中显示表示; (2) 曲线由极坐标方程表示(=( ((),对数螺线。 7. 将方程(圆柱螺线)化成以弧长为参数的方程。 8. 求曲线在处的弗雷耐标架。 第二节 曲线的弧长 3.2.1 曲线的弧长 设曲线: , 其中,我们来定义和计算曲线C的弧长。 将区间分成n份,记分点为,则曲线C也相应的分成n段,C上的对应分点是,i=0,1,2,…,n,点,之间的线段长为,记。如果极限: 存在,则称该极限为曲线C在上所对应的曲线段的弧长。 对于光滑曲线,可以证明,这个极限等于在上的定积分,即 。 设t0,t(,t0是固定值,记为到的弧长,并规定tt0时, 弧长函数s(t)是t的增函数,且 , 即 可推出平面曲线在直角坐标系和极坐标系中的弧长公式: 弧微分: 即,. 若则 , 这表示弧长函数是光滑的单调增函数,故s(t)的反函数存在,以此代入, 得到以弧长s为参数的曲线C的方程 弧长参数也称为自然参数。 引理2.1 设曲线,则t为弧长参数的 充要条件是 。 证:必要性: 若以弧长s代换参数t ,有. 充分性: 设由 , 到段的弧长: 所以t为弧长参数;若, 则 (c为常数),即均为弧长参数,二者仅在起点和弧长的增减方向上可能有差别。 例1 设中的直线方程: , 其中是常向量,求直线上由点t=0 到点t之间的弧长s及直线的弧长参数表达式。 解 直线的方向向量为 , 所求弧长是 由此解得反函数: , 代入原直线方程,即得直线由其弧长作为参数的方程: , 其中表示直线方向的单位向量。 例2 求圆柱螺线从t=0起计算的弧长s, 并求圆柱螺线的弧长参数表达式。 解 圆柱螺线在点t处的切向量是 所求弧长为 由此我们得到圆柱螺线由自然参数s表示的方程, , 其中,. 注意的第三个分量是常数,与参数t无关,故圆柱螺线的切向量和z轴的夹角(的余弦为 , 这就是说:圆柱螺线上任一点的切线与z轴交成定角。 用具有明确几何意义的弧长s代替原来的一般不具有几何意义的任意参数t,会给问题的讨论带来很大的方便,特别是理论问题,用弧长作参数,将使一些公式大为简化. 3.2.2 切线和法平面 设中曲线C以自然参数表示为 , 为C的正则点。C在点s0的切线向量: 切线方程为 其中是C在点s0的切线的向径, (为参数。 法平面: 过点与切线垂直平面称为C在法平面, 法面方程为 , 其中是C在点s0的法平面上的向径。 例3 求螺旋线在点处的切线和法平 面。 解 时, 故在点处螺旋线的切线议程为 是参数, 或 , 法平面方程为 , 即 . 3.2.3 密切平面和副法线 密切平面 经过曲线C上点 的切线的平面称为切平面, 其中有一个最贴近C的平面称为密切平面。 其具体定义为:过C上点 的切线及其邻近点作一平面 ,当时,若((有极限位置(,则称(为C在点r(s0)的密切平面。设该平面的法向量为单位向量, 则由 这是由于的法向量平行于向量 可得, , 再利用 和 ( 是定长向量,所以),即得密切平面的单位法向量: . 密切平面方程为 或 如果是平面曲线,则其上任一点的密切平面就是曲线所在平面。 副法线: 密切平面的法线称为C在处的副法线,单位副法线向量以表示,则 副法线方程为 或 . 曲线C的一般参数方程,它在处的单位副法线向量为 . 例4 求圆锥螺线 在坐标原点处的密切平面方程和副法线方程。 解 坐标原点对应于t=0, 所以,螺线在原点处的密切平面方程为 即 , 螺旋线在原点处的副法线方程为 即 其中t 是参数。 3.2.4 主法线和从切平面 主法线: 在曲线C的任一点处, 在已有切线和法平面、密切平面和副法线的概念的基础上, 我们把密切平面和法平面的

文档评论(0)

精品资料 + 关注
实名认证
文档贡献者

该用户很懒,什么也没介绍

1亿VIP精品文档

相关文档