No.2ベストアンサー
- 回答日時:
曲線のx座標, y座標が媒介変数tを用いて表される時、
その曲線の長さLは
L = ∫ √{(dx/dt)^2 + (dy/dt)^2} dt
で求まる事は習ったと思います(高校数学の数3)。
これをそのまま使えばよいです。
<曲線のx座標、y座標の媒介変数表示>
まずは曲線上の点のx座標、y座標を
何らかの媒介変数を用いて表すことから考えてみます。
曲線上のx座標とy座標は、原点からの距離rと角度θを用いて
x = rcosθ
y = rsinθ
と表されます(このままだとr, θと変数が2種類あるので扱いにくいです)。
今回の問題で問われているのは曲線r = aθなので、
これを上記のxの式、yの式に代入してみると
x = aθcosθ
y = aθsinθ
となって、x, yが変数θのみを用いて表されることになります。
これで曲線r = aθのx座標、y座標が媒介変数θを用いて表されました。
<曲線の長さLの求め方>
よって今回の問題では
L = ∫√{(dx/dθ)^2 + (dy/dθ)^2} dθ (積分範囲はθ = 0 ~ 2π)
で求められます。
後の手順は数3で習った通り、
(1) xの媒介変数表示の式x = aθcosθからdx/dθを求める
(2) yの媒介変数表示の式y = aθsinθからdy/dθを求める
(3) L = ∫√{(dx/dθ)^2 + (dy/dθ)^2} dθに(1), (2)で求めた結果を代入
(4) 定積分∫√{(dx/dθ)^2 + (dy/dθ)^2} dθ (積分範囲はθ = 0 ~ 2π)を求める
となります。
ちなみに、不定積分を求めなくても
定積分の値を求める事ができるのは習ったと思います。
なので(4)の手順で不定積分が求まりそうになければ、
わざわざ不定積分を求めようとしなくても大丈夫です。
もし置換積分をするのであれば、双曲線関数を利用すると良いかも知れません
(もし双曲線関数を知らないのであれば、参考URLの方を見てください)。
参考URL:http://ja.wikipedia.org/wiki/%E5%8F%8C%E6%9B%B2% …
No.1
- 回答日時:
r = aθ (0≦θ≦b) 代数螺線のうちのθの指数が1だからアルキメデス螺線かな・・!?
極座標で表されているから、
∫[0,b]√(r^2 + (dr/dθ)^2)dθ
・・・を計算!
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