3.3.1 曲率的概念
來源:為了平衡曲線的彎曲程度。
平均曲率
,這個定義描述了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。
例:對于圓,
。所以:圓周的曲率為
,是常數(shù)。
而直線上
,所以
,即直線“不彎曲”。
對于一個點,如A點,為精確刻畫此點處曲線的彎曲程度,可令
,即定義
,為了方便使用,一般令曲率為正數(shù),即:
。
3.3.2 計算公式的推導:
由于
,所以要推導
與ds的表示法,ds稱為曲線弧長的微分(T5-28,P218)
因為
,所以
。
令
,同時用
代替
得
所以
或
具體表示;
1、
時,
2、
時,
3、
時,
(令
)
再推導
,因為
,所以
,兩邊對x求導,得
,推出
。
下面將
與ds代入
公式中:
,即為曲率的計算公式。
3.3.3 曲率半徑:
一般稱
為曲線在某一點的曲率半徑。
幾何意義(T5-29)如圖為在該點做曲線的法線(在凹的一側),在法線上取圓心,以ρ為半徑做圓,則此圓稱為該點處的曲率圓。曲率圓與該點有相同的曲率,切線及一階、兩階稻樹。
應用舉例:求
上任一點的曲率及曲率半徑(T5-30)
解:由于:
所以:
,
3.3.4方程的近似解法
方程
,則
應滿足:
(1)
在[a,b]連續(xù),
與
不同號。
(2)
在(a,b)內連續(xù)且不變號。
(3)
在(a,b)內連續(xù)且不變號。
3.3.5 應用步驟:
首先:判斷方程是否滿足應用前提,先對端點a,b求
、
,取與
同號的一點為起點。過起點做
的切線,交x軸與
。
然后:過(
,
)做
的切線,交x軸與
。
以次類推,直到
滿足精度要求。
3.3.6 應用舉例:
求:
在[1,2]內的根,誤差
解:令
,有:

所以可應用上述方法,求得:

由于
,所以誤差范圍內的近似解為
3.3.7 兩點說明:
-
前提條件的作用:
第一個條件顯然是為了保證區(qū)間上解的存在性。
第二、第三個條件是為了保證各步迭代后,得到的交點仍落在區(qū)間上的
-
迭代公式: 設第n步后的交點為
,所以下一步過(
,
)做
的切線,寫出其方程就是:
,它與X軸交點為
,這就是迭代公式。
