جميع الكتب

مهني

1 Markets I: The Ecosystem and Exchange-Traded Marketsالأسواق عبر الإنترنتالإنجليزية 2 Markets II: Rates, FX and Creditالأسواق عبر الإنترنتالإنجليزية 3 Markets III: Commodities, Energy and Cryptoالأسواق عبر الإنترنتالإنجليزية 4 Quantitative Methodsالأساليب عبر الإنترنتالإنجليزية 5 Derivatives and Volatilityالمشتقات عبر الإنترنتالإنجليزية 6 Rates, Credit, XVA and Riskالفائدة والائتمان والمخاطر عبر الإنترنتالإنجليزية 7 Research Craft: Predictors, Backtests, Measurement, Portfoliosالبحث عبر الإنترنتالإنجليزية 8 Strategies I: Equities and Futuresالاستراتيجيات عبر الإنترنتالإنجليزية 9 Strategies II: Volatility, Relative Value, Macro and the Bank Desksالاستراتيجيات عبر الإنترنتالإنجليزية 10 Microstructure and Executionالتنفيذ عبر الإنترنتالإنجليزية 11 Market Making and High-Frequency Tradingصناعة السوق عبر الإنترنتالإنجليزية 12 Machine Learning for Marketsتعلم الآلة عبر الإنترنتالإنجليزية 13 Low-Latency Softwareالتكنولوجيا عبر الإنترنتالإنجليزية 14 Networks, Hardware and Trading Infrastructureالتكنولوجيا عبر الإنترنتالإنجليزية 15 Research, Data and Risk Platformsالتكنولوجيا عبر الإنترنتالإنجليزية 16 The Desk and the Firmالشركة عبر الإنترنتالإنجليزية 17 The Industry: Firms, Roles and Careersالمسارات المهنية عبر الإنترنتالإنجليزية 18 Interviews I: Maths, Probability and Speedالمسارات المهنية عبر الإنترنتالإنجليزية 19 Interviews II: Markets, Trading Games and the Final Roundالمسارات المهنية عبر الإنترنتالإنجليزية 20 Interviews III: Codeالمسارات المهنية عبر الإنترنتالإنجليزية
التطبيقات حول المدرب تسجيل الدخول ابدأ القراءة

الرياضيات · المسرد

ما معنى طول القوس؟

يُعرف أيضًا باسم: دالة طول القوس

تعريف 18.6 الرياضيات الجامعية — السنة 2 · الفصل 18 — المنحنيات

ليكن γ ⁣:[a,b]→Rn\gamma \colon [a, b] \to \R^n قوسا من الصنف C1\mathcal{C}^1. طوله هو

L(γ)=∫ab∥γ′(t)∥  ⁣dt,L(\gamma) = \int_a^b \norm{\gamma'(t)}\, \dd t ,

حيث ∥⋅∥\norm{\cdot} هو المعيار الإقليدي. ودالة طول القوس المرتكزة في t0t_0 هي s(t)=∫t0t∥γ′(u)∥  ⁣dus(t) = \int_{t_0}^t \norm{\gamma'(u)}\,\dd u.

أمثلة

مثال 18.8 (أرخميدس والمضلعات الداخلية)

من أجل دائرة الوحدة، يكون طول المضلع المنتظم الداخلي ذي nn ضلعا هو Ln=2nsin⁡πnL_n = 2n\sin\frac\pi n، ويعطي النشر sin⁡x=x−x36+O(x5)\sin x = x - \frac{x^3}6 + O(x^5)

Ln=2π−π33n2+O(1n4):L_n = 2\pi - \frac{\pi^3}{3n^2} + O\Bigl(\frac1{n^4}\Bigr) :

فأطوال المضلعات في المبرهنة 18.7 تتقارب تقاربا تربيعيا. وعدديا: L6=6L_6 = 6 (المسدس، وهو يعطي القيمة الفجة π>3\pi > 3)، بينما L96=192sin⁡π96≈6.28206L_{96} = 192\sin\frac{\pi}{96} \approx 6.28206 مقابل 2π≈6.283192\pi \approx 6.28319 — والخطأ 0.001130.00113 يوافق القيمة المتنبأ بها π3/(3⋅962)≈0.00112\pi^3/(3\cdot96^2) \approx 0.00112. ولهذا استطاع أرخميدس، بمضاعفة المسدس خمس مرات إلى 9696 ضلعا، أن يحصر π\pi بثلاثة أرقام يدويا: فكل مضاعفة تقسم الخطأ على أربعة. فالحد الأعلى في التوصيف بالمضلعات ليس مبلوغا في النهاية فحسب؛ بل هو مبلوغ بسرعة، لأن المنحنى الأملس لا ينفصل عن أوتاره إلا من الرتبة الثانية.

مثال 18.11 (الدائرة واللولب)

من أجل الدائرة γ(t)=(Rcos⁡t,Rsin⁡t)\gamma(t) = (R\cos t, R\sin t)، ∥γ′∥=R\norm{\gamma'} = R، ومنه s=Rts = Rt، وطول دورة كاملة هو 2πR2\pi R. ومن أجل اللولب γ(t)=(acos⁡t, asin⁡t, bt)\gamma(t) = (a\cos t,\ a\sin t,\ bt) مع a>0a > 0، يكون ∥γ′(t)∥=a2+b2\norm{\gamma'(t)} = \sqrt{a^2 + b^2} ثابتا: فاللولب يُقطع بسرعة ثابتة، وs=ta2+b2s = t\sqrt{a^2 + b^2}.

مثال 18.12 (طول القوس بالإحداثيات القطبية)

المنحنى القطبي r=r(θ)r = r(\theta) هو القوس γ(θ)=(rcos⁡θ, rsin⁡θ)\gamma(\theta) = (r\cos\theta,\ r\sin\theta)، مع

γ′(θ)=(r′cos⁡θ−rsin⁡θ, r′sin⁡θ+rcos⁡θ),∥γ′(θ)∥2=r′2+r2\gamma'(\theta) = (r'\cos\theta - r\sin\theta,\ r'\sin\theta + r\cos\theta), \qquad \norm{\gamma'(\theta)}^2 = r'^2 + r^2

(فالحدود المختلطة تتلاشى): ومنه فإن عنصر الطول القطبي هو r2+r′2  ⁣dθ\sqrt{r^2 + r'^2}\,\dd\theta. ومن أجل القلبية r=1+cos⁡θr = 1 + \cos\theta:

r2+r′2=(1+cos⁡θ)2+sin⁡2θ=2+2cos⁡θ=4cos⁡2θ2,r^2 + r'^2 = (1 + \cos\theta)^2 + \sin^2\theta = 2 + 2\cos\theta = 4\cos^2\tfrac\theta2,

وعلى [−π, π]\intcc{-\pi}{\pi} يكون جيب تمام نصف الزاوية موجبا، ومنه

L=∫−ππ2cos⁡θ2  ⁣dθ=[4sin⁡θ2]−ππ=4−(−4)=8:L = \int_{-\pi}^{\pi}2\cos\tfrac\theta2\,\dd\theta = \Bigl[4\sin\tfrac\theta2\Bigr]_{-\pi}^{\pi} = 4 - (-4) = 8 :

وكما في قوس الدويري في التمرين 18.1، فإن منحنى مبنيا من دوائر طوله ناطق، دون أي π\pi في أي موضع. وتفكيك نصف الزاوية هو الحيلة المعتادة لأطوال المنحنيات المولَّدة بالدوائر؛ وعندما يفشل (كما في الأهليلج)، يكون الطول دالة جديدة حقا — تكاملا إهليلجيا، خارج الصيغ المغلقة الأولية.

اقرأ في الفصل ←