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積分の概念を端的に表すと" 微小要素を足し合わせる "ことであった. 高校数学で登場する積分といえば 原始関数を求める か 曲線に囲まれた面積を求める ことに使われるのがもっぱらであるが, これらの応用として 曲線の長さを求める ことにも使われている. 物理学では 曲線自身の長さを求めること に加えて, 曲線に沿って存在するようなある物理量を積分する ことが必要になってくる. このような計算に用いられる積分を 線積分 という. 線積分の概念は高校数学の 区分求積法 を理解していれば特別に難しいものではなく, むしろ自然に感じられることであろう. 以下の議論で 躓 ( つまず) いてしまった人は, 積分法 または数学の教科書の区分求積法を確かめた後で再チャレンジしてほしい [1]. 曲線の長さ 積分 例題. 線積分 スカラー量と線積分 接ベクトル ベクトル量と線積分 曲線の長さを求めるための最も簡単な手法は, 曲線自身を伸ばして直線にして測ることであろう. しかし, 我々が自由に引き伸ばしたりすることができない曲線に対しては別の手法が必要となる. そこで登場するのが積分の考え方である. 積分の考え方にしたがって, 曲線を非常に細かい(直線に近似できるような)線分に分割後にそれらの長さを足し合わせることで元の曲線の長さを求める のである. 下図のように, 二次元平面上に始点が \( \boldsymbol{r}_{A} = \left( x_{A}, y_{A} \right) \) で終点が \( \boldsymbol{r}_{B}=\left( x_{B}, y_{B} \right) \) の曲線 \(C \) を細かい \(n \) 個の線分に分割することを考える [2]. 分割後の \(i \) 番目の線分 \(dl_{i} \ \left( i = 0 \sim n-1 \right) \) の始点と終点はそれぞれ, \( \boldsymbol{r}_{i}= \left( x_{i}, y_{i} \right) \) と \( \boldsymbol{r}_{i+1}= \left( x_{i+1}, y_{i+1} \right) \) で表すことができる. 微小な線分 \(dl_{i} \) はそれぞれ直線に近似できる程度であるとすると, 三平方の定理を用いて \[ dl_{i} = \sqrt{ \left( x_{i+1} – x_{i} \right)^2 + \left( y_{i+1} – y_{i} \right)^2} \] と表すことができる.
何問か問題を解けば、曲線の長さの公式はすんなりと覚えられるはずです。 計算力が問われる問題が多いので、不安な部分はしっかり復習しておきましょう!
導出 3. 1 方針 最後に導出を行いましょう。 媒介変数表示の公式を導出できれば、残り二つも簡単に求めることができる ので、 媒介変数表示の公式を証明する方針で 行きます。 証明の方針としては、 曲線の長さを折れ線で近似 して、折れ線の本数を増やしていくことで近似の精度を上げていき、結局は極限を取ってあげると曲線の長さを求めることができる 、という仮定のもとで行っていきます。 3.
以上より,公式が導かれる. ( 区分求積法 を参考する) ホーム >> カテゴリー分類 >> 積分 >> 定積分の定義 >>曲線の長さ 最終更新日: 2017年3月10日
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そばにいるから by Gong yoo - YouTube
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