曲率的計(jì)算公式為:
來(lái)源:為了平衡曲線的彎曲程度。
平均曲率,這個(gè)定義描述了AB曲線上的平均彎曲程度。其中
表示曲線段AB上切線變化的角度,
為AB弧長(zhǎng)。A點(diǎn),為精確刻畫(huà)此點(diǎn)處曲線的彎曲程度,可令
,即定義
,為了方便使用,一般令曲率為正數(shù),即:
。 、
時(shí),
、
時(shí),
、
時(shí),
(令
)x求導(dǎo),得
,推出
。ds代入
公式中:T5-29)如圖為在該點(diǎn)做曲線的法線(在凹的一側(cè)),在法線上取圓心,以ρ為半徑做圓,則此圓稱(chēng)為該點(diǎn)處的曲率圓。曲率圓與該點(diǎn)有相同的曲率,切線及一階、兩階稻樹(shù)。T5-30)
例:對(duì)于圓,。所以:圓周的曲率為
,是常數(shù)。
而直線上,所以
,即直線“不彎曲”。
對(duì)于一個(gè)點(diǎn),如
3.5.2 計(jì)算公式的推導(dǎo):
由于,所以要推導(dǎo)
與ds的表示法,ds稱(chēng)為曲線弧長(zhǎng)的微分(T5-28,P218)
因?yàn)?img src="/up/2014-12/2014120416052474140.gif"/>,所以。
令,同時(shí)用
代替
得
所以或
具體表示;
1
2
3
再推導(dǎo),因?yàn)?img src="/up/2014-12/2014120416051552557.gif"/>,所以
,兩邊對(duì)
下面將與
,即為曲率的計(jì)算公式。
3.5.3 曲率半徑:
一般稱(chēng)為曲線在某一點(diǎn)的曲率半徑。
幾何意義(
應(yīng)用舉例:求上任一點(diǎn)的曲率及曲率半徑(
解:由于:
所以:,
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