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求光滑曲线的长

2021-04-27知识3

高数,光滑曲线弧是可求长的,怎么证明 证明:分析,光滑曲线可求长等价于连续函数必可积令:y=f(x)在[a,b](b>;a)上连续,将闭区间[a,b]分割成n个微小区间,即:x0=a≤x1≤x2≤.≤xn=b,考查每个区间[x(i-1),x(i)]上f(x)的取值f(x)在[x(i-1),x(i)]连续根据最值定理必然存在:m(i),M(i),使得:m(i)≤f(x)≤M(i),x∈[x(i-1),x(i)]再令:Δx(i)=x(i)-x(i-1),于是:m(i)·Δx(i)≤f(x)Δx(i)≤M(i)·Δx(i),根据介值定理,至少?ξ(i)∈[x(i-1),x(i)],使得在微小区间段中:m(i)·Δx(i)≤f(ξ(i))Δx(i)≤M(i)·Δx(i)再令:M(min)=Σ(i:1→n)m(i)·Δx(i),M(max)=Σ(i:1→n)M(i)·Δx(i)显然:M(max)-M(min)≥0另一个方面:M(max)-M(min)Σ(i:1→n)[M(i)-m(i)]·Δx(i)根据康托定理,连续函数y=f(x)在[a,b]上必然是一致连续的,因此,根据介值定理,下述成立:?ε>;0,且令:ε=max{M(i)-m(i)},则:?ζ>;0,使得:|x(i)-x(i-1)|<;ζ时,M(i)-m(i)<;ε因此:Δx=max{Δx(i)}lim(Δx→0)[M(max)-M(min)]=0即:当Δx→0时,M(max)和M(min)有相同的收敛值又∵M(min)≤Σ(i:1→n)f[ξ(i)]Δx(i)≤M(max)上式取Δx→0,即n→的极限,则:lim(n→)M(min)≤lim(n→)Σ(i:1→n)f[ξ(i)]。

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什么叫做光滑曲线?没有凸起或凹陷棱角的曲线,如抛物线 没有凸起或凹陷棱角的曲线,也可以说是由无数个半径不同的圆弧相切连接而成 光滑曲线是可以用一个连续函数式来表示。

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