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椭圆的曲率半径公式推导(椭圆弦长的计算公式推导过程)

椭圆的曲率半径公式推导(椭圆弦长的计算公式推导过程)

更新时间:2024-09-03 14:56:24

椭圆的曲率半径公式推导

椭圆参数方程:x=acost,y=bsint

则曲率z=(d^2y/dx^2)/[1+(dy/dx)^2]^(3/2)

将dy/dx,及d^2y/dx^2算出来代进去即可

椭圆的曲率半径((R))可以通过以下公式推导得出:

首先,椭圆的标准方程为:

[

frac{{x^2}}{{a^2}} + frac{{y^2}}{{b^2}} = 1

]

其中,(a) 和 (b) 分别是椭圆的长轴和短轴的长度。

椭圆的曲率半径可以通过以下公式表示:

[

R = frac{{(1 + (frac{{dy}}{{dx}})^2)^{3/2}}}{{|frac{{d^2y}}{{dx^2}}|}}

]

为了推导这个公式,我们首先计算椭圆方程两边关于 (x) 的导数。对椭圆方程两边关于 (x) 求导,得到:

[

frac{{2x}}{{a^2}} + frac{{2y}}{{b^2}} frac{{dy}}{{dx}} = 0

]

从中可以解出 (frac{{dy}}{{dx}}),即:

[

frac{{dy}}{{dx}} = -frac{{2xb^2}}{{2ya^2}} = -frac{{xb^2}}{{ya^2}}

]

接下来,对 (frac{{dy}}{{dx}}) 关于 (x) 求导,得到:

[

frac{{d^2y}}{{dx^2}} = -frac{{b^2}}{{a^2}}

]

将这些结果代入曲率半径的公式中,可以得到:

[

R = frac{{(1 + (frac{{-xb^2}}{{ya^2}})^2)^{3/2}}}{{|-frac{{b^2}}{{a^2}}|}}

]

简化这个公式,就得到了椭圆的曲率半径公式。需要注意的是,这个公式适用于椭圆上的任意点。

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