曲率計算器

逐步計算曲率

此計算器將對給定的顯式、參數式或向量值函數,在給定點處求曲率,並顯示計算步驟。

相關計算器: 單位副法向量計算器, 撓率計算器

$$$\langle$$$
,
,
$$$\rangle$$$
如果你有顯式函數 $$$y = f{\left(x \right)}$$$,請將其輸入為 $$$x$$$, $$$f{\left(x \right)}$$$, $$$0$$$。例如,$$$y = x^{2}$$$ 的曲率可在這裡找到。
若不需要特定點上的曲率,留空即可。

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您的輸入

$$$\mathbf{\vec{r}\left(t\right)} = \left\langle t, 3 t + 1, t^{2} - 5\right\rangle$$$的曲率。

解答

$$$\mathbf{\vec{r}\left(t\right)}$$$的導數:$$$\mathbf{\vec{r}^{\prime}\left(t\right)} = \left\langle 1, 3, 2 t\right\rangle$$$(步驟詳見導數計算器)。

$$$\mathbf{\vec{r}^{\prime}\left(t\right)}$$$的模長:$$$\mathbf{\left\lvert \mathbf{\vec{r}^{\prime}\left(t\right)}\right\rvert} = \sqrt{4 t^{2} + 10}$$$(步驟請參見模長計算器)。

$$$\mathbf{\vec{r}^{\prime}\left(t\right)}$$$的導數:$$$\mathbf{\vec{r}^{\prime\prime}\left(t\right)} = \left\langle 0, 0, 2\right\rangle$$$(步驟詳見導數計算器)。

求叉積:$$$\mathbf{\vec{r}^{\prime}\left(t\right)}\times \mathbf{\vec{r}^{\prime\prime}\left(t\right)} = \left\langle 6, -2, 0\right\rangle$$$(步驟請參閱 叉積計算器)。

$$$\mathbf{\vec{r}^{\prime}\left(t\right)}\times \mathbf{\vec{r}^{\prime\prime}\left(t\right)}$$$的模長:$$$\mathbf{\left\lvert \mathbf{\vec{r}^{\prime}\left(t\right)}\times \mathbf{\vec{r}^{\prime\prime}\left(t\right)}\right\rvert} = 2 \sqrt{10}$$$(步驟請參見模長計算器)。

最後,曲率為 $$$\kappa\left(t\right) = \frac{\mathbf{\left\lvert \mathbf{\vec{r}^{\prime}\left(t\right)}\times \mathbf{\vec{r}^{\prime\prime}\left(t\right)}\right\rvert}}{\mathbf{\left\lvert \mathbf{\vec{r}^{\prime}\left(t\right)}\right\rvert}^{3}} = \frac{\sqrt{5}}{\left(2 t^{2} + 5\right)^{\frac{3}{2}}}$$$

答案

曲率為 $$$\kappa\left(t\right) = \frac{\sqrt{5}}{\left(2 t^{2} + 5\right)^{\frac{3}{2}}}$$$A


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