黎曼積分求解可微曲線的弧線長度

2021-08-14 05:42:07 字數 1203 閱讀 5523

黎曼積分求解可微曲線的弧線長度

假設曲線y=f(x)在區間[a,b]內光滑、可微且連續。那麼可以根據微積分求解y=f(x)在a<= x <=b區間內形成的弧線長度。

如圖:

從微分的思想入手建立數學函式式,假設s為曲線上(x,f(x))到(x+dx,f(x+dx))兩點連線。這兩點在水平方向的長度為dx,在垂直方向的y座標軸長度為dy,根據直角三角形的勾股定理可知:

其中,由f』(x)=dy/dx,得到dy =f』(x) dx

從而:

即ds的長度公式最終求得為:

弧線長度是由無窮多個ds連線起來形成,這是乙個積分問題。根據積分可知[a,b]的弧線長度為:

驗證乙個簡單的二次曲線方程y=x2在[0,1]的長度:

syms x y f;  

y=x.^2;

line=ezplot(y,[0,1]);

set(line,'color','r','linewidth',0.5);

grid on;

hold on;

f=diff(y)

f=sqrt(1+f.^2)

s=int(f,[0,1])

f =2*x

f =

(4*x^2 + 1)^(1/2)

s =

log(5^(1/2) + 2)/4 + 5^(1/2)/2

圖:

長度為:s = log(5^(1/2) + 2)/4 + 5^(1/2)/2

MATLAB計算黎曼積分曲線圍成的面積

matlab計算黎曼積分曲線圍成的面積 假設乙個曲線方程f x x.3 x.2 2 x。f x 與笛卡爾座標x座標軸有交點,如圖 計算該曲線與x 1 x 2 圍成的面積。顯然這是乙個黎曼積分計算面積問題。設所求面積為s,那麼 但是f x 與x座標軸相交形成的兩塊面積,在x區域 1,0 為正,0,2 ...

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