wzór na pole powierzchni pod krzywą zadaną w układzie biegunowym
Mariusz:
Załóżmy że chcemy wyprowadzić wzór na pole powierzchni pod krzywą zadaną
w układzie współrzędnych biegunowych bez korzystania z całki podwójnej
Pole powierzchni pod krzywą w układzie prostokątnym (kartezjańskim)
∫
x0x1f(x)dx
Przekształćmy trochę powyższy wzór
| dx | |
∫x0x1f(x)dx = ∫t0t1f(x) |
| dt |
| dt | |
| dx | |
∫x0x1f(x)dx = ∫t0t1y(t) |
| dt |
| dt | |
∫
x0x1f(x)dx = ∫
t0t1y(t)x'(t)dt
Mamy wzór na pole powierzchni pod krzywą zadaną parametrycznie
x(θ)=r(θ)cos(θ)
y(θ)=r(θ)sin(θ)
∫r(θ)sin(θ)(r(θ)cos(θ))'dθ=∫r(θ)sin(θ)(r'(θ)cos(θ)−r(θ)sin(θ))dθ
∫r(θ)sin(θ)(r(θ)cos(θ))'dθ=∫r(θ)r'(θ)sin(θ)cos(θ)dθ−∫r
2(θ)sin
2(θ)dθ
∫r(θ)r'(θ)sin(θ)cos(θ)dθ−∫r
2(θ)sin
2(θ)dθ
Scałkujmy przez części pierwszą całkę a następnie dodajmy do tego drugą całkę
| 1 | | 1 | |
= |
| r2(θ)sin(θ)cos(θ) − ∫ |
| r2(θ)(cos(θ)cos(θ)−sin(θ)sin(θ))dθ−∫r2(θ)sin2(θ)dθ |
| 2 | | 2 | |
| 1 | | 1 | | 1 | |
= |
| r2(θ)sin(θ)cos(θ) − (∫ |
| r2(θ)(cos2(θ)−sin2(θ))dθ+ |
| ∫r2(θ)2sin2(θ)dθ) |
| 2 | | 2 | | 2 | |
| 1 | | 1 | |
= |
| r2(θ)sin(θ)cos(θ) − ∫ |
| r2(θ)(cos2(θ)−sin2(θ)+2sin2(θ))dθ |
| 2 | | 2 | |
| 1 | | 1 | |
= |
| r2(θ)sin(θ)cos(θ) − ∫ |
| r2(θ)(cos2(θ)+sin2(θ))dθ |
| 2 | | 2 | |
| 1 | | 1 | |
= |
| (r(θ)sin(θ))(r(θ)cos(θ)) − ∫ |
| r2(θ)dθ |
| 2 | | 2 | |
Czyli mielibyśmy
| 1 | | 1 | |
limθ→θ2 |
| (r(θ)sin(θ))(r(θ)cos(θ))−limθ→θ1 |
| (r(θ)sin(θ))(r(θ)cos(θ)) |
| 2 | | 2 | |
Co jest nie tak ?