Визначення та обчислення довжини дуги плоскої кривої в декартових та полярних координатах. Площа поверхні

План

•Довжина дуги кривої в декартових і полярних координатах

•Площа поверхні

•Площа поверхні обертання

•Площа циліндричної поверхні

10.3. Довжина дуги

Це питання для кривої , заданої рівнянням , вже розглядалося в п.9.1. Там була знайдена формула

Якщо крива задана параметрично, тобто у вигляді то

Для просторової кривої, заданої параметрично , довжина дуги обчислюється за формулою

аналогічно формулі. Виведення цієї формули базується на розгляді елемента дуги, кінці якої збігаються з кінцями діагоналі паралелепіпеда, а саме, діагональ є хордою елемента дуги.

У випадку задання кривої в полярній системі координат, матимемо

Пропонується вивести цю формулу, узявши до уваги, що рівняння кривої в полярних координатах можна записати як параметричні з параметром q :

і використавши формулу.

Приклад 1. Обчислити довжину кривої, заданої рівнянням .

Р о з в ‘ я з о к. Досить обчислити довжину дуги, що обмежує зверху заштриховану на рис.10.7 фігуру, а потім помножити її на 8. Користуючись формулою, одержимо

10.4. Площа поверхні

10.4.1. Площа поверхні обертання

Довжина дуги, що обмежує смужку зверху,

Ця дуга в разі обертання утворить поверхню обертання, площа якої дорівнюватиме бічній поверхні конуса, який має висоту, а радіуси основ його . Тоді площа поверхні цього конуса нескінченно малої висоти

Нескінченно малою вищого порядку нехтуємо і в результаті одержимо звідки

10.4.2. Площа циліндричної поверхні

На рис. 10.10 зображено циліндричну поверхню з твірними, паралельними осі . Нехай ця поверхня задана рівняннями

Виділивши смужку так, як показано на рис, знайдемо її площу