logo
  • write-homewrite-home-active首页
  • icon-chaticon-chat-activeAI 智能助手
  • icon-pluginicon-plugin-active浏览器插件
  • icon-subjecticon-subject-active学科题目
  • icon-uploadicon-upload-active上传题库
  • icon-appicon-app-active手机APP
首页
/
数学
题目

(3)曲线 =sqrt (4ax-{x)^2} 在点 (a,sqrt (3)a) 处的曲率为 ()-|||-(A) dfrac (1)(a) (B)a (C) dfrac (1)(2a) (D)2a

题目解答

答案

解析

本题考查曲线在某点的曲率计算,需先明确曲率公式,再通过求导得到所需的一阶导数和二阶导数,最后代入公式计算。

步骤1:回忆曲率公式

曲线 $y = f(x)$ 在点 $(x,y)$ 处的曲率 $K$ 公式为:
$K = \frac{|y''|}{(1 ++**(y')^2)^{\frac{3}{2}}}$
因此需先计算 $y'$ 和 $y''$。

步骤2:确定曲线方程并化简

给定曲线 $y = \sqrt{4ax - x^2}$,可先化简根号内的表达式:
$4ax - x^2 = -(x^2 - 4ax) = -(x - 2a)^2 + 4a^2$
故 $y = \sqrt{4a^2 - (x - 2a)^2}$,这是圆心为 $(2a,0)$、半径为 $2a$ 的上半圆($y \geq 0$)。

步骤3:计算一阶导数 $y'$

对 $y = \sqrt{4ax - x^2}$ 求导(使用复合函数求导法则):
$y' = \frac{1}{2}(4ax - x^2)^{-\frac{1}{2}} \cdot (4a - 2x) = \frac{4a - 2x}{2\sqrt{4ax - x^2}} = \frac{2a - x}{\sqrt{4ax - x^2}}$

步骤4:计算二阶导数 $y''$

对 $y' = \frac{2a - x}{\sqrt{4ax - x^2}}$ 求导(使用商的求导法则):
设 $u = 2a - x$,$v = \sqrt{4ax - x^2}$,则 $y' = \frac{u}{v}$,
$y'' = \frac{u'v - uv'}{v^2}$

  • $u' = -1$
  • $v' = \frac{2a - x}{\sqrt{4ax - x^2}} = y'$(与 $y'$ 表达式一致)

代入得:
$y'' = \frac{(-1)\cdot\sqrt{4ax - x^2} - (2a - x)\cdot y'}{4ax - x^2}$
分子化简:
$-\sqrt{4ax - x^2} - (2a - x)\cdot\frac{2a - x}{\sqrt{4ax - x^2}} = \frac{-(4ax - x^2) - (2a - x)^2}{4ax - x^2}$
展开分子:
$-(4ax - x^2) - (4a^2 - 4ax + x^2) = -4ax + x^2 - 4a^2 + 4ax - x^2 = -4a^2$
故:
$y'' = \frac{-4a^2}{(4ax - x^2)^{\frac{3}{2}}}$

步骤5:代入点 $(a,\sqrt{3}a)$ 计算 $y'$ 和 $y''$

  • 计算 $y'$:
    $y'(a) = \frac{2a - a}{\sqrt{4a\cdot a - a^2}} = \frac{a}{\sqrt{3a^2}} = \frac{a}{a\sqrt{3}} = \frac{1}{\sqrt{3}}$

  • 计算 $y''$:
    $y''(a) = \frac{-4a^2}{(4a\cdot a - a^2)^{\frac{3}{2}}} = \frac{-4a^2}{(3a^2)^{\frac{3}{2}}} = \frac{-4a^2}{(a^2\sqrt{3a^2})} = \frac{-4a^2}{a^3\sqrt{3}} = \frac{-4}{a\sqrt{3}}$

步骤6:代入曲率公式计算 $K$

$K = \frac{|y''(a)|}{(1 + (y'(a))^2)^{\frac{3}{2}}}$

  • $|y''(a)| = \frac{4}{a\sqrt{3}}$
  • $1 + (y'(a))^2 = 1 + \left(\frac{1}{\sqrt{3}}\right)^2 = 1 + \frac{1}{3} = \frac{4}{3}$
  • $(1 + (y'(a))^2)^{\frac{3}{2}} = \left(\frac{4}{3}\right)^{\frac{3}{2}} = \frac{8}{3\sqrt{3}}$

代入得:
$K = \frac{\frac{4}{a\sqrt{3}}}{\frac{8}{3\sqrt{3}}} = \frac{4}{a\sqrt{3}} \cdot \frac{3\sqrt{3}}{8} = \frac{12}{8a} = \frac{3}{2a}? \quad (\text{此处发现计算错误,重新检查})$

错误修正:二阶导数计算错误

重新计算 $y''$ 的分子:
$u'v - uv' = (-1)\cdot\sqrt{4ax - x^2} - (2a - x)\cdot\left(\frac{2a - x}{\sqrt{4ax - x^2}}\right)$
$= \frac{ - (4ax - x^2) - (2a - x)^2 }{ \sqrt{4ax - x^2} }$
展开:
$- (4ax - x^2) = -4ax + x^2$
$- (2a - x)^2 = - (4a^2 - 4ax + x^2) = -4a^2 + 4ax - x^2$
相加:
$(-4ax + x^2) + (-4a^2 + 4ax - x^2) = -4a^2 \quad (\text{正确})$
$y'' = \frac{ -4a^2 }{ (4ax - x^2)^{3/2} } \quad (\text{正确})$

修正:曲率公式分母计算

$1 + (y')^2 = 1 + \left(\frac{1}{\sqrt{3}}\right)^2 = \frac{4}{3}$
$(1 + (y')^2)^{3/2} = \left(\frac{4}{3}\right)^{3/2} = \frac{4^{3/2}}{3^{3/2}} = \frac{8}{3\sqrt{3}} \quad (\text{正确})$

修正:代入计算

$K = \frac{ | -4a^2 / (3a^2)^{3/2} | }{ (4/3)^{3/2} } = \frac{ 4a^2 / ( (3a^2)\sqrt{3a^2} ) }{ 8/(3\sqrt{3}) }$
$= \frac{4a^2 / (3a^2 \cdot a\sqrt{3}) }{8/(3\sqrt{3})} \quad (\text{因 } \sqrt{3a^2}=a\sqrt{3})$
$= \frac{4/(3a\sqrt{3})}{8/(3\sqrt{3})} = \frac{4}{3a\sqrt{3}} \cdot \frac{3\sqrt{3}}{8} = \frac{4}{8a} = \frac{1}{2a}$

几何意义验证

上半圆半径 $R = 2a$,圆上任意点的曲率 $K = 1/R = 1/(2a)$,与计算结果一致。

相关问题

  • 8 . 有一个农夫带一匹狼、一只羊和一棵白菜过河(从河的北岸到南岸)。如果没有农夫看管,则狼要吃羊,羊要吃白菜。但是船很小,只够农夫带一样东西过河。用0和1表示狼、羊、白菜分别运到南岸的状态,0表示不在南岸,1表示在南岸,(如:100表示只有狼运到南岸)。初始时,南岸状态为000,表示狼、羊、白菜都没运到南岸,最终状态为111,表示狼、羊、白菜都运到了南岸。用状态空间为农夫找出过河方法,以下狼、羊、白菜在南岸出现的序列可能是( )。A. 000-010-100-101-111B. 000-010-001-101-111C. 000-100-110-111D. 000-001-011-111

  • 已知等差数列 12 , 8 , 4 , 0...... 求它的通项公式an 和前 10 项 的和an

  • 考虑下面的频繁3-项集的集合:⑴ 2, 3}, (1,2,4), (1,2, 5), (1,3,4), (1, 3, 5), (2, 3,4), (2, 3, 5), (3,4, 5)假 定数据集中只有5个项,采用合并策略,由候选产生过程得到4-项集不包含()A. 1, 2, 3, 4B. 1, 2, 3, 5C. 1, 2,4, 5D. 1,3, 4, 5

  • 下列各进制数中,数值最大的是A.2B.1HB.34.5DC.123.45QD.110.11B

  • 下列哪项不是命题()A. 我正在说谎。B. 北京是中国的首都C. 你在吃饭吗D. 13能被6整除。

  • 与十进制[1]数 45.25 等值的十六进制[2]数是_____。

  • 例2 解不等式 |3x-1|leqslant 2.

  • __-|||-(10 ) lim _(xarrow infty )dfrac ({x)^3-2(x)^2+5}(100{x)^2+15}

  • 试求出三次对称群-|||-._(3)=1(1) ,(12),(13),(23),(123),(132)}-|||-的所有子群.

  • 10 . 函数(x)=sin (2x+dfrac (pi )(6))的最小正周期为___________ .

  • 4.已知 sin alpha =-dfrac (3)(5), 且α是第三象限的角,则 cos alpha = __ ,-|||-tan alpha = __ o

  • https:/img.zuoyebang.cc/zyb_a9fbde2ddd269cef5638c27e19aff9b4.jpg.5dm 5dm-|||-18 dm一个底面是圆形的扫地机器人,贴合着一块地毯边缘行进一周(如图)。这块地毯的两端是半圆形中间是长方形。扫地机器人圆形底面的半径是https:/img.zuoyebang.cc/zyb_10216bc971f58ed03f5ceaf1efd30f89.jpg.5dm 5dm-|||-18 dm,它的圆心走过路线的长度是______https:/img.zuoyebang.cc/zyb_b5517f317a704553c4186b8deb5b7a51.jpg.5dm 5dm-|||-18 dm。​

  • 【单选题】设U=(u1,u2,u3,u4), 有模糊集合A、B:A = 0.1/u1 + 0.7/u2 + 0.6/u3 + 0.6/u4,B = 0.3/u1 + 0.2/u2 + 0.6/u3 + 0.4/u4,则模糊集合A与B的交、并、补运算结果正确的一项是 。A. A 与 B 的交运算: 0.1/u1 + 0.2/u2 + 0.6/u3 + 0.6/u4B. A 与 B 的并运算: 0.1/u1 + 0.7/u2 + 0.6/u3 + 0.6/u4C. A 的补运算: 0.9/u1 + 0.3/u2 + 0.4/u3 + 0.4/u4D. B 的补运算: 0.7/u1 + 0.8/u2 + 0.4/u3 + 0.4/u4

  • 下列哪项不是命题()A. 我正在说谎。B. 13能被6整除。C. 你在吃饭吗D. 北京是中国的首都。

  • 计算: (log )_(2)9cdot (log )_(3)4= __

  • 下列命题中错误的是( )A B C D

  • 已知一元二次函数的图像的顶点坐标为(1,2),并且经过点P(3,-4),求:(1)函数的解析式;(2)函数图像的对称轴(3)函数单调减的区间。

  • 请输入答案。3+5=( )

  • 【填空题】sin dfrac (11)(6)pi =___.

  • 下面哪个逻辑等价关系是不成立的()A. forall x-P(x)equiv -square xP(x)B. forall x-P(x)equiv -square xP(x)C. forall x-P(x)equiv -square xP(x)D. forall x-P(x)equiv -square xP(x)

上一页下一页
logo
广州极目未来文化科技有限公司
注册地址:广州市黄埔区揽月路8号135、136、137、138房
关于
  • 隐私政策
  • 服务协议
  • 权限详情
学科
  • 医学
  • 政治学
  • 管理
  • 计算机
  • 教育
  • 数学
联系我们
  • 客服电话: 010-82893100
  • 公司邮箱: daxuesoutijiang@163.com
  • qt

©2023 广州极目未来文化科技有限公司 粤ICP备2023029972号    粤公网安备44011202002296号