作者mantour (朱子)
看板Physics
标题Re: [请益] 曲率等於曲率半径的倒数推导
时间Wed Apr 15 20:18:39 2009
※ 引述《wi827 (我真的没有哭 )》之铭言:
: 如题~~请问曲率(k)=1/p(曲率半径)的推导
: 二维的可以用几何推出来~~
: 但是三维要用向量推~~就不太会了~~
: 请问有高手会麽~~麻烦了~感谢
看你怎麽定义曲率半径
如同版友推文所说的,最简单的方式就是用ρ=1/k当作ρ的定义
但是这样定义的ρ是否有直观上的几何意义呢?还是值得讨论一下
设一曲线的参数式为
→ →
R = R(t)
→ →
→ (dR/dt) → (dT / dt)
则其切向量为 T = ---------- , kN = -------------
| → | | → |
|dR/dt| | dR/dt |
为了方便起见,我们令s为从曲线上某一点量起的长度
→
s = ∫|dR/dt| dt
然後用s当作R的参数
→ →
则 T = dR/ds
→ → →
kN = dT/ds = d^2R / ds^2
如果把曲线的参数式R(s) 在某一点s_0做展开
→ → → →
R(s_0 + Δs) = R(s_0) + (dR/ds)_0 Δs + 1/2 (d^2R/ds^2)_0 Δs^2 + o(Δs^2)
→ → →
= R_0 + T_0 Δs + k/2 N_0 Δs^2 + o(Δs^2)
→ → → →
= R_0 + 1/k N_0 + 1/k T_0 kΔs - 1/k N_0 (1-1/2(kΔs)^2) + o(Δs^2)
→ → → →
= R_0 + 1/k N_0 + 1/k T_0 sin(kΔs) - 1/k N_0 cos(Δk) + o(Δs^2)
→ → → →
= R_0 + ρN_0 + ρ[ T_0 sin(kΔs) - N_0 cos(kΔs)] + o(Δs^2)
从最後一行即可看出
→ →
在第二级近似下, s_0 这一点附近的曲线近似为圆心在R_0 + ρN_0
半径为 ρ 的圆弧
因此这样定义出来的ρ是符合曲率半径的几何意义的
如果要从几何意义出发,导出ρ = 1/k 的话,大致上只要照着上面反过来推就可以了
而且事实上反过来推反而是比较容易的
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※ 发信站: 批踢踢实业坊(ptt.cc)
◆ From: 140.112.213.158
※ 编辑: mantour 来自: 140.112.213.158 (04/15 20:19)
1F:→ wi827:果然有高手~~我会了~~我用几何证的~~这篇刚刚才看到~~感谢^^ 04/21 04:34