怎么证明曲率半径为常数a的曲线是圆?

如题所述

第1个回答  2015-12-10
假设曲线为 y=f(x),曲率圆圆心(a, b),半径为r; 曲率圆的本质就是要求曲线与圆在这点的切线与凹陷度一样。 首先得出曲率圆方程为:(x-a)^2 + (y-b)^2 = r^2; 假设曲线在该点处凹,则b > y,得出 y = b - (r^2 - (x-a)^2)^(1/2) ; y' = (-1/2)[(r^2 - (x-a)^2)^(-1/2) ] * (-2)(x-a) = (x-a) (r^2 - (x-a)^2)^(-1/2) ;——A式 y'' = (r^2 - (x-a)^2)^(-1/2) + (x-a)*(-1/2)(r^2 - (x-a)^2)^(-3/2)*(-2)(x-a) = (r^2 - (x-a)^2)^(-1/2) + (x-a)^2(r^2 - (x-a)^2)^(-3/2) ——B式 按理由A、B两式就可以消掉(x-a),得出一个半径r 的表达式由 y'与y''表示; 但是直接代入消元比较麻烦,可以如下这般代换: 由A知道(r^2 - (x-a)^2)^(-1/2) = y'/(x-a) 代入 B式有: y'' = y’/(x-a) + (x-a)^2 (y'/(x-a))^3 = y'/(x-a) + y'^3 / (x-a) = (y' + y'^3) / (x-a) => (x-a) = (y' + y'^3) / y'' 此式再回过头代入A式中有: y' = ((y' + y'^3) / y'')(r^2 - ((y' + y'^3) / y'')^2)^(-1/2) => r^2 = ((1 + y'^2) / y'')^2 + ((y' + y'^3) / y'')^2 = ((1 + y'^2)^3) / (y''^2) => r = (1 + y'^2)^(3/2) / y'' 曲率就是1/r; 有了半径r、法线斜率(-1/y'),就很容易的求出曲率圆的圆心了,继而求出曲率圆的方程。 不知道对你有帮助没有。本回答被提问者和网友采纳
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