Длина дуги кардиоиды

Кардиоида

Длина дуги кардиоиды — это число, характеризующее протяжённость дуги кардиоиды в единицах измерения длины.

Кардиоида — это линия, описываемая точкой окружности, когда последняя катится без скольжения по окружности того же радиуса.

Катящаяся окружность называется производящей.

Рассмотрим дуги кардиоиды при -π≤φ≤π.

Обозначения

Введём обозначения:

x₁ — абсцисса первой точки дуги;

y₁ — ордината первой точки дуги;

φ₁ — угол (меньший) первой точки дуги;

x₂ — абсцисса второй точки дуги;

y₂ — ордината второй точки дуги;

φ₂ — угол (больший) второй точки дуги;

R — радиус производящей окружности;

φ — независимая переменная;

r=2R(1+cosφ) — уравнение кардиоиды в полярных координатах;

t — параметрическая переменная;

x=2Rcost(1+cost) — параметрическое уравнение абсциссы кардиоиды;

y=2Rsint(1+cost) — параметрическое уравнение ординаты кардиоиды;

L_{дуг.кард} — длина дуги кардиоиды.

Формула

• Длина полной (от -π до π) кардиоиды равна шестнадцати радиусам производящей окружности, L_кард=16R.

Вывод формулы

• Для вывода используется формула "длина дуги плоской кривой" в полярных координатах.

Другие кривые:

• плоская кривая;
• окружность;
• парабола;
• эллипс;
• гипербола;
• синусоида;
• косинусоида;
• циклоида;
• кардиоида;
• астроида;
• эпициклоида;
• гипоциклоида;
• эвольвента;
• цепная линия;
• трактриса;
• лемниската Бернулли.

Ссылки

• Выгодский М.Я. Справочник по высшей математике. М.: Наука, 1964, стр.495.
• Участник:Logic-samara