(10.2)James Stewart Calculus 5th Edition:Calculus with Parametric Curves


Calculus with Parametric Curves 參數(shù)曲線的微積分

表示曲線的參數(shù)等式。
對(duì)應(yīng)的微積分在 參數(shù)曲線的應(yīng)用逞度。
通常解決問(wèn)題會(huì)用

  • Tangents 切線
  • **area 面積 **
  • arc length 弧長(zhǎng)
  • surface area 表面積

Tangents 切線

前面 自變量 和 因變量 之間的表達(dá)式甘耿,很好理解

這里 參數(shù)方程, 例如 x = f(t) 和 y = g(t) 的表達(dá)。
最后得到 y = F(x)
也就是: g(t) = F(f(t))
【注意: 這里 g忧便,F(xiàn),f都是可微的】
通過(guò)鏈?zhǔn)皆瓌t帽借,可以得到



如果



我們可以得到:

其實(shí)珠增, 換一種寫(xiě)法,也就是:

例子1


(a)
因?yàn)檫^(guò)(3砍艾,0)



可以得到 t = 0蒂教, 或者 t = 正負(fù)根號(hào)3 (先簡(jiǎn)單這樣寫(xiě)吧,哎)
這里x = 3脆荷, 也就是 t 為 正負(fù)根號(hào)3
在(3凝垛,0)有2個(gè)切線值, 我們可以得到



由 t 為 正負(fù)根號(hào)3
可以得到:

所以蜓谋,2個(gè)切線為:

(b)
水平切線梦皮,也就是 斜率為 0

  • dy / dx = 0,
  • dy / dt = 0 , dx / dt ≠ 0

豎直切線桃焕,也就是

  • dx / dt = 0
  • dy / dt ≠ 0

具體過(guò)程

【水平切線】剑肯,由



可以得到



并且這個(gè)時(shí)候,都滿足:dx / dt ≠ 0
可以得到對(duì)應(yīng)的點(diǎn)(1覆旭,2)退子,(1,-2)

【豎直切線】型将,由
dx / dt = 2t = 0
可以得到 t = 0
這個(gè)時(shí)候寂祥,dy / dt ≠ 0
我們可以得到點(diǎn)(0,0)

(c)
我們求2次導(dǎo)數(shù)七兜,有:



可以知道

  • t > 0 的時(shí)候丸凭, upward
  • t < 0 的時(shí)候, downward

(d)
自己就貼一下圖,不是自己畫(huà)....



Areas 面積

對(duì)應(yīng)的由 自變量惜犀,因變量 到 第3參數(shù)铛碑,其實(shí)就是一個(gè)轉(zhuǎn)換的過(guò)程
都用t表示即可



例子3


我們先看下圖3:



再由





我們可以把面積 A 化簡(jiǎn)為:

Arc Length 弧長(zhǎng)

之前有,當(dāng)曲線C連續(xù)虽界,也就是 F 可導(dǎo)汽烦,有:



如果有:



這個(gè)時(shí)候,我們把自變量都變成t莉御,有:

當(dāng)


有:


具體證明撇吞,略


例子4


這里10.1的 Example2, 我們貼一下題目和圖:



圖:


這里礁叔,由:



我們可以表示對(duì)應(yīng)的弧長(zhǎng):



Surface Area 表面積

如果 f' 牍颈, g' 存在,并且連續(xù)琅关, 還有 g(t) >= 0
我們有:



例子6


對(duì)應(yīng)的球體煮岁,就是半圓旋轉(zhuǎn)得到的:



所以,表面積為:



證畢
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