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極座標弧長

極坐標系下的弧長公式可以通過兩種方法推導出來,分別是間接推導過程和直接推導過程。

間接推導過程:

首先,將極坐標系下的曲線函式表示為ρ=ρ(θ),其中dρ=ρ′dθ。

然後,將曲線轉換為直角坐標系下的參數方程:y=ρsinθ,x=ρcosθ。

對參數方程微分,得到dy和dx的表達式。

利用勾股定理,將dy和dx的表達式代入直角坐標系下的弧長公式ds=(dx)2+(dy)2中,得到ds=(ρ2+(ρ′)2)dθ。

最後,對ds進行積分,得到極坐標系下的弧長公式s=∫ρ2+(ρ′)2dθ。

直接推導過程:

在近似直角三角形ABC中,利用勾股定理得到ds=(ρdθ)2+(dρ)2。

將ds的表達式進行簡化,得到ds=(ρ2+(ρ′)2)dθ。

最後,對ds進行積分,同樣得到極坐標系下的弧長公式s=∫ρ2+(ρ′)2dθ。

綜上所述,無論採用間接推導還是直接推導,極坐標系下的弧長公式都是s=∫ρ2+(ρ′)2dθ。