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2001 年考研数学(二) 第 13 题

解答题 · 7 分

设 是抛物线 上任一点 处的曲率半径, 是该抛物线上介于点 与 之间的弧长,计算 的值。(在直角坐标系下曲率公式为 。)
提示 1先由 算 ,代曲率公式得 。
提示 2弧长满足 ,是把对 的导数转成对 的导数的桥梁。
提示 3用 依次求出 、,再代入化简。
答案与详解

答案

思路(为什么这么做)

变量是弧长 ,但 、 都以 为自变量,于是核心技巧就是链式法则 ,把所有对 的导数都换算成对 的导数。算到最后, 的幂次相消、 抵消,得到与 无关的常数 ——结果是常数正是这类题的特征,也可作为验算信号。

解答

本题考查曲率半径、弧长以及借助中间变量 求关于弧长 的导数(链式法则)。

由 得 ,。曲率半径


弧长 ,故 。

用 。因 ,得

再对 求导:

代入所求表达式:

即所求值恒为 。

考点:曲率与曲率半径、曲率圆、定积分几何应用(面积、体积、弧长、侧面积)

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