(10.2)James Stewart Calculus 5th
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dodo_lihao
Calculus with Parametric Curves 参数曲线的微积分
表示曲线的参数等式。
对应的微积分在 参数曲线的应用。
通常解决问题会用
- Tangents 切线
- **area 面积 **
- arc length 弧长
- surface area 表面积
Tangents 切线
前面 自变量 和 因变量 之间的表达式,很好理解
这里 参数方程, 例如 x = f(t) 和 y = g(t) 的表达。
最后得到 y = F(x)
也就是: g(t) = F(f(t))
【注意: 这里 g,F,f都是可微的】
通过链式原则,可以得到
如果
我们可以得到:
其实, 换一种写法,也就是:
例子1
(a)
因为过(3,0)
可以得到 t = 0, 或者 t = 正负根号3 (先简单这样写吧,哎)
这里x = 3, 也就是 t 为 正负根号3
在(3,0)有2个切线值, 我们可以得到
由 t 为 正负根号3
可以得到:
所以,2个切线为:
(b)
水平切线,也就是 斜率为 0
- dy / dx = 0,
- dy / dt = 0 , dx / dt ≠ 0
竖直切线,也就是
- dx / dt = 0
- dy / dt ≠ 0
具体过程
【水平切线】,由
可以得到
并且这个时候,都满足:dx / dt ≠ 0
可以得到对应的点(1,2),(1,-2)
【竖直切线】,由
dx / dt = 2t = 0
可以得到 t = 0
这个时候,dy / dt ≠ 0
我们可以得到点(0,0)
(c)
我们求2次导数,有:
可以知道
- t > 0 的时候, upward
- t < 0 的时候, downward
(d)
自己就贴一下图,不是自己画....
Areas 面积
对应的由 自变量,因变量 到 第3参数,其实就是一个转换的过程
都用t表示即可
例子3
我们先看下图3:
再由
和
我们可以把面积 A 化简为:
Arc Length 弧长
之前有,当曲线C连续,也就是 F 可导,有:
如果有:
这个时候,我们把自变量都变成t,有:
当
有:
具体证明,略
例子4
这里10.1的 Example2, 我们贴一下题目和图:
图:
这里,由:
我们可以表示对应的弧长:
Surface Area 表面积
如果 f' , g' 存在,并且连续, 还有 g(t) >= 0
我们有:
例子6
对应的球体,就是半圆旋转得到的:
有
所以,表面积为:
证毕