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曲线弧长计算方法-高等数学.上册

时间:2026-01-27 理论教育 对我是小斗 版权反馈
【摘要】:1.直角坐标系中普通方程的情形设曲线C由方程y=f(x),x∈[a,b]给出,如图6-20所示,其中y=f(x)有连续的导数.任取x∈[a,b],在区间[x,x+Δx]上对应的一小段弧长为则曲线C的弧长元素为从而所求弧长为图6-202.直角坐标系中参数方程的情形设曲线C由方程给出,其中x=x(t)y=y(t)在区间[α,β]上有连续的导数,则其长度为3.极坐标方程的情形设曲线C由极坐标方程ρ=ρ(

1.直角坐标系中普通方程的情形

设曲线C由方程

y=fx),x∈[ab]

给出,如图6-20所示,其中y=fx)有连续的导数.任取x∈[ab],在区间[xxx]上对应的一小段弧长为

图示

则曲线C的弧长元素为

图示

从而所求弧长为

图示

图示

6-20

2.直角坐标系中参数方程的情形

设曲线C由方程

图示

给出,其中x=xty=yt)在区间[αβ]上有连续的导数,则其长度为

图示

3.极坐标方程的情形

设曲线C由极坐标方程

ρ=ρθ),θ∈[αβ]

给出,其中ρ=ρθ)在区间[αβ]上有连续的导数.将方程由极坐标转换为直角坐标,且以θ为参变量的曲线方程是

图示

则(https://www.xing528.com)

图示

例1 求曲线图示上相应于xab的一段弧的长度(见图6-21).

图示

6-21

由长度计算公式得

图示

例2 求圆周x=rcosty=rsintt∈[0,2π]的弧长.

由长度计算公式得

图示

例3 求摆线

图示

的一拱(0≤θ≤2π)的长度(见图6-22).

因为

x′θ)=a(1-cosθ),y′θ)=asinθ

从而由长度计算公式得

图示

图示

6-22

例4 求阿基米德螺线ρ=a>0)相应于θ从0到2π的一段弧长.

因为ρ′θ)=a,则由长度计算公式得

图示

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