परिचय GitHub Coach लॉग इन पढ़ना शुरू करें

गणित · शब्दावली

वक्रता त्रिज्या क्या है?

अन्य नाम: वक्रता केंद्र · चुंबन वृत्त

परिभाषा 18.14 विश्वविद्यालय गणित — स्नातक वर्ष 2 · अध्याय 18 — वक्र

जब κ(s)0\kappa(s) \neq 0, तब वक्रता त्रिज्या R(s)=1/κ(s)R(s) = 1/\abs{\kappa(s)} है और वक्रता केंद्र γ~(s)+1κ(s)N(s)\tilde\gamma(s) + \frac{1}{\kappa(s)} N(s) है; उस केंद्र तथा त्रिज्या R(s)R(s) वाला वृत्त चुंबन वृत्त है, जो γ~(s)\tilde\gamma(s) पर वक्र का सर्वोत्तम वृत्तीय सन्निकटन है।

परवलय y = x2/2, उसका गतिशील फ्रेने ढाँचा (T, N), और शीर्ष पर चुंबन वृत्त (त्रिज्या 1, क्योंकि (0) = 1)। बिंदु के चलने के साथ ढाँचा घूमता है; वक्रता चाप-लंबाई की प्रति इकाई उस घूमने की दर है।
आकृति 18.1. परवलय y=x2/2y = x^2/2, उसका गतिशील फ्रेने ढाँचा (T,N)(T, N), और शीर्ष पर चुंबन वृत्त (त्रिज्या 11, क्योंकि κ(0)=1\kappa(0) = 1)। बिंदु के चलने के साथ ढाँचा घूमता है; वक्रता चाप-लंबाई की प्रति इकाई उस घूमने की दर है।

उदाहरण

उदाहरण 18.15 (चरघातांकी का चुंबन वृत्त)

बिंदु (0,1)(0, 1) पर y=exy = \eu^x के लिए: f(0)=f(0)=1f'(0) = f''(0) = 1, अतः नीचे दिए ग्राफ़-सूत्र से

κ(0)=1(1+1)3/2=122,R=22.\kappa(0) = \frac{1}{(1 + 1)^{3/2}} = \frac1{2\sqrt2}, \qquad R = 2\sqrt2 .

इकाई स्पर्शी T=(1,1)2T = \frac{(1, 1)}{\sqrt2} है, सीधा अभिलंब N=(1,1)2N = \frac{(-1, 1)}{\sqrt2}, और वक्रता केंद्र

(0,1)+22(1,1)2=(2, 3):(0, 1) + 2\sqrt2\cdot\frac{(-1, 1)}{\sqrt2} = (-2,\ 3) :

है; चुंबन वृत्त का समीकरण (x+2)2+(y3)2=8(x + 2)^2 + (y - 3)^2 = 8 है। “सर्वोत्तम वृत्तीय सन्निकटन” के दावे की जाँच के रूप में: (0,1)(0,1) के निकट वृत्त के समीकरण को yy के लिए हल करके प्रसारित करने पर y=1+x+x22+O(x3)y = 1 + x + \frac{x^2}2 + O(x^3) मिलता है — ठीक ex\eu^x का द्वितीय-कोटि टेलर प्रसार। चुंबन वृत्त मान, ढाल तथा द्वितीय अवकलज तीनों से मेल खाता है; कोई साधारण स्पर्शी वृत्त केवल पहले दो से मेल खाता।

उदाहरण 18.16 (वृत्त की विकसिता उसका केंद्र है)

वामावर्त तय किए गए त्रिज्या RR के वृत्त के लिए κ=1/R\kappa = 1/R और NN केंद्र की ओर संकेत करता है, अतः हर ss के लिए वक्रता केंद्र γ~+1κN\tilde\gamma + \frac1\kappa N वृत्त का केंद्र ही है: वृत्त का चुंबन वृत्त स्वयं वही वृत्त है, और वक्रता केंद्रों का बिंदुपथ एक बिंदु में सिमट जाता है। यह अपभ्रष्ट स्थिति अभ्यास 18.6 का अंशांकन करती है: वहाँ विकसिता का वेग κκ2N-\frac{\kappa'}{\kappa^2}N है, जो ठीक तभी सर्वत्र लुप्त होता है जब κ\kappa अचर हो।

उदाहरण 18.18 (वृत्त, रेखा, परवलय)

रेखा की κ=0\kappa = 0 होती है (और विलोमतः: T=0T' = 0 का अर्थ है TT अचर, अतः γ~(s)=γ~(0)+sT\tilde\gamma(s) = \tilde\gamma(0) + sT, यानी कोई रेखा)। वामावर्त तय किए गए त्रिज्या RR के वृत्त की κ=1/R\kappa = 1/R होती है: γ(t)=(Rcost,Rsint)\gamma(t) = (R\cos t, R\sin t) के साथ सूत्र κ=R2/R3\kappa = R^2/R^3 देता है। परवलय y=x2/2y = x^2/2 के लिए: κ(x)=1/(1+x2)3/2\kappa(x) = 1/(1 + x^2)^{3/2}, जो शीर्ष पर अधिकतम है — परवलय वहीं सबसे तीखा मुड़ा होता है जहाँ वह पलटता है।

अध्याय में पढ़ें →