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曲率公式、参数方程确定的曲线公式和曲率半径的推导

曲率公式、参数方程确定的曲线公式和曲率半径的推导

前言:重在记录,可能出错。

一、总结

曲率:
K=|y|(1+y2)32

参数方程确定的曲线的曲率:
K=|ω(t)φ(t)ω(t)φ(t)|[φ(t)2+ω(t)2]32

曲率半径:
ρ=1K=(1+y2)32|y|


二、推导

  曲线就是针对曲线上某个点的切线方向角弧长的转动率。

  曲率越大,表示曲线的弯曲程度越大。

  曲率用K表示。切线方向角用α表示。弧长用s表示。


1.曲率公式的推导

K=limΔs0|ΔαΔs|=|dαds|=|dαdx1dsdx|dαdxdydx=y=tanα y=d2ydx2=d(dydx)dx=d(dydx)dαdαdx=d(tanα)dαdαdx         =sec2αdαdx         =(1+tan2α)dαdx         =(1+y2)dαdxdαdx=y1+y2dsdxA(x1,y1)B(x2,y2)ABΔx0Δy0dx=Δx=x2x1dy=Δy=y2y1AB线AB ds=|AB|=(x2x1)2+(y2y1)2          =(x2x1)1+(y2y1x2x1)2          =1+(dydx)2dx          =(1+y2)12dx dsdx=(1+y2)12

综上:

K=limΔs0|ΔαΔs|=|dαds|=|dαdx1dsdx|   =|y1+y21(1+y2)12|   =|y|(1+y2)32


若曲线y是由参数方程{x=φ(t)y=ω(t)确定的,则

y=dydx=dydt1dxdt    =ω(t)φ(t)y=d2ydx2=d(dydx)dx=d(dydx)dt1dxdt     =ω(t)φ(t)ω(t)φ(t)φ(t)21φ(t)     =ω(t)φ(t)ω(t)φ(t)φ(t)3K=|y|(1+y2)32             =|ω(t)φ(t)ω(t)φ(t)φ(t)3       |[1+ω(t)2φ(t)2   ]32             =|ω(t)φ(t)ω(t)φ(t)φ(t)3        |[φ(t)2+ω(t)2φ(t)2      ]32             =|ω(t)φ(t)ω(t)φ(t)        φ(t)3φ(t)3  |[φ(t)2+ω(t)2  ]32             =|ω(t)φ(t)ω(t)φ(t) |[φ(t)2+ω(t)2 ]32


2.曲率半径的推导

  曲率半径用ρ或者R表示。

ρ=1K=(1+y2)32|y|

posted @   戈小戈  阅读(9063)  评论(0编辑  收藏  举报
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