Hvad er arklængden af r = 3 / 4theta på theta i [-pi, pi]?

Hvad er arklængden af r = 3 / 4theta på theta i [-pi, pi]?
Anonim

Svar:

# L = 3 / 4pisqrt (pi ^ 2 + 1) + 3 / 4LN (pi + sqrt (pi ^ 2 + 1)) # enheder.

Forklaring:

# R = 3 / 4theta #

# R ^ 2 = 9 / 16theta ^ 2 #

# R '= 3/4 for #

# (R ') ^ 2 = 9/16 #

Arklængden er givet af:

# L = int_-pi ^ pisqrt (9 / 16theta ^ 2 + 9/16) d theta #

Forenkle:

# L = 3 / 4int_-pi ^ pisqrt (theta ^ 2 + 1) d theta #

Fra symmetri:

# L = 3 / 2int_0 ^ pisqrt (theta ^ 2 + 1) d theta #

Anvend substitutionen # Theta = tanphi #:

# L = 3 / 2intsec ^ 3phidphi #

Dette er et kendt integral:

# L = 3/4 for secphitanphi + ln | secphi + tanphi | #

Omvendt udskiftningen:

# L = 3/4 for thetasqrt (theta ^ 2 + 1) + ln | theta + sqrt (theta ^ 2 + 1) | _0 ^ pi #

Indsæt integrationens grænser:

# L = 3 / 4pisqrt (pi ^ 2 + 1) + 3 / 4LN (pi + sqrt (pi ^ 2 + 1)) #