Ποιο είναι το μήκος τόξου του r (t) = (te ^ (t ^ 2), t ^ 2e ^ t, 1 / t) στο κασσίτερο [1, ln2]?

Ποιο είναι το μήκος τόξου του r (t) = (te ^ (t ^ 2), t ^ 2e ^ t, 1 / t) στο κασσίτερο [1, ln2]?
Anonim

Απάντηση:

Μήκος τόξου #~~ 2.42533 # (5dp)

Το μήκος του τόξου είναι αρνητικό λόγω του κάτω ορίου #1# είναι μεγαλύτερο από το ανώτερο όριο του # ln2 #

Εξήγηση:

Έχουμε μια παραμετρική λειτουργία διάνυσμα, που δίνεται από:

# bb ul r (t) = << te ^ (t ^ 2), t ^ 2e ^ t, 1 / t >> #

Για να υπολογίσουμε το μήκος τόξου θα χρειαστούμε το παράγωγο του φορέα, το οποίο μπορούμε να υπολογίσουμε χρησιμοποιώντας τον κανόνα του προϊόντος:

(t ^ 2)), (t ^ 2) (e ^ t) + (2t)) (e ^ t), -1 / t ^ 2 >> #

1 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 1 2 2 1 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2

Στη συνέχεια υπολογίζουμε το μέγεθος του παραγώγου φορέα:

# | bb ul r '(t) = (2t ^ 2e ^ (t ^ 2) + e ^ (t ^ 2)) ^ 2 + (t ^ 2 ^) #

(2 t) t ^ 4 + 1 / t ^ 4 + 4 e ^ (2 t) t ^ 3 + 4 e ^ (2 t) t ^ 2 + 4 e ^ ^ 2) t ^ 2 + e ^ (2t ^ 2) + 4e ^ (2t ^ 2) t ^

Στη συνέχεια μπορούμε να υπολογίσουμε το μήκος τόξου χρησιμοποιώντας:

# L = int_ (1) ^ (ln2) | bb ul r '(t) dt #

1 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 ^ 2 + 4 e ^ (2t ^ 2) t ^ 2 + e ^ (2t ^ 2) + 4 e ^ (2t ^ 2)

Είναι απίθανο να μπορούμε να υπολογίσουμε αυτό το ολοκλήρωμα χρησιμοποιώντας την αναλυτική τεχνική, οπότε αντί να χρησιμοποιήσουμε τις Αριθμητικές Μέθοδοι λαμβάνουμε μια προσέγγιση:

# L ~ ~ -2.42533 # (5dp)

Το μήκος του τόξου είναι αρνητικό λόγω του κάτω ορίου #1# είναι μεγαλύτερο από το ανώτερο όριο του # ln2 #