如何考慮求光滑曲線弧長時的誤差

時間 2021-06-05 19:40:11

1樓:

首先應該明確的是弧長的定義,這裡採用分析學上的定義:曲線 稱為可求長的,僅當我們有

當曲線為可求長曲線,該值稱為曲線的長度,所以誤差就是分段的線段的長度求和與該值的差值,容易看到的結果是:如果 關於它的兩個變數都可導且具有連續的導數,則該曲線可求長,並且曲線的長度由給出。

2樓:

設一段可求長曲線

我們以折線段

去逼近它的長度,逼近的效果如何:

從上式看來,精確的程度取決於 與 兩者有多接近。事實上, 的光滑性越好,趨近的速度就越快。

如果我們假設連續,則在閉區間上一致連續,則由 中值定理:

當 充分小時,上式成立。

斷言: 波動幅度越小,則 可以更快地趨近於 。這是因為從 到 ,如果 增長速度太快,以至於 ,那麼就需要我們對 繼續分割,直到 在每個小區間上都成立 ;相反,若如果 增長速度很慢,那麼可能不需要劃分更多的區間(也就是說 很少),就可以滿足小於 ,這也就是為什麼此時收斂的速度更快。

如果我們假設0" eeimg="1"/>連續,則 在 有界設為 ,

我們把 新增為新的劃分點,則上式

由 展開

代入得此時 以肉眼可見的速度( )趨於 ,如果還覺得不直觀,不妨設

則這些例子是一些常見的習題,可以幫助理解收斂的情況。

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