Kolokwium I

rok 2010/2011

Zadanie 5:

a) Obliczyć krzywiznę i promień krzywizny krzywej L: { x2+y2=1 , z=y } w punkcie P(1,0,0) b) co znaczy, że punkt M0(OM=r(t0)) jest punktem wyprostowania krzywej? Czy krzywa z punktu a) ma punkty wyprostowania?

Rozwiązanie:

a) 1) wzory na krzywiznę i promień krzywizny krzywej: χ(t)= ∣ r' ( t)× r ' ' ( t)∣ , R(t)= 1

∣ r ' ( t)∣3

χ

2) parametryzacja krzywej L:

x=cost , y=sint, z=sint, t=0

3) r(t) i pochodne potrzebne do dalszych obliczeń: r(t)= [ cost , sint , sint ] , r(t0= 0) = [ 1 , 0 , 0]

r’(t) = [ -sint , cost , cost ] , r’(t0=0) = [0 , 1 , 1]

r’ (t) = [ -cost , -sint , -sint ] , r’ (t0=0) = [-1 , 0 , 0]

4) obliczenia dla χ(t) i R(t) :

B(t0) = r’(t0) x r’ (t0) = ( i j k 0

1 1) =[0 , -1 , 1]

−1

0 0

|B(t0)| = √2 , |r’(t0)|= √2

Liczę krzywiznę krzywej:

χ(t)= √2 = 1

√23

2

1

Liczę promień krzywizny krzywej:

R(t)= 1 = 2

2

b)

1) definicja punktu wyprostowania krzywej: Punkty krzywej L: r=r(t) dla których χ(t)=0 nazywa-my punktami wyprostowania krzywej L.

χ(t)=0 → r’(t) x r’(t) = [0 , 0 , 0]

2) liczę punkt wyprostowania krzywej:

r(t)= [ cost , sint , sint ]

r’(t) x r’ (t) = ( i

j

k

− s i n t

c o s t

c o s t ) =[-sintcost + sintcost , -cos2t-sin2t , sin2t + cos2t] = [0 , -1 , 1]

− c o s t

− s i n t

− s i n t

|B(t)| = √2 , |r’(t)|= √ sin 2 t+2 c os 2 t = √1+ co s 2 t χ(t)=

√2

> 0 bo 1

√

3

+ c o s 2 t > 0 - Brak punktu wyprostowania krzywej.

1+ c o s 2 t

Odpowiedź: a) Krzywizna krzywej: χ(t)= √2 = 1

√23 2

1

Promień krzywizny krzywej:

R(t)= 1 = 2

2

b) Brak punktu wyprostowania krzywej.

Autor: Katarzyna D. grupa 2

22.11.2013