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小テスト:
cosh2 t - sinh 2 t = 1 を証明せよ。パラメータ表示と速度ベクトル
■ パラメータ表示
パラメータ表示 p(t) =(f(t), g(t)) の例として、双曲線について 解説を行いました。
- ○双曲線 x2 - y2 - 1 = 0 の右半分
- (1) p(t)=(cosh t, sinh t) -∞ < t < ∞
- (2) p(t)=(√(1+t2), t) -∞ < t < ∞
- ○双曲線 x2 - y2 - 1 = 0 の左半分
- (1) p(t)=(- cosh t, sinh t) -∞ < t < ∞
- (2) p(t)=(-√(1+t2), t) -∞ < t < ∞
- ○双曲線 x2 - y2 - 1 = 0 の上半分
- (1) p(t)=(t, √(t2 - 1)) t ≦ -1, 1≦ t
- ○双曲線 x2 - y2 - 1 = 0 の下半分
- (1) p(t)=(t, -√(t2 - 1)) t ≦ -1, 1≦ t
■ 速度ベクトルと曲線の長さ
一般にtの関数f(t)のtに関する導関数を上に点「・」をつけて、 f・(t)のように表します。
パラメータ表示p(t)=(x(t), y(t)) (a≦t≦b)についても、
p・(t)=(x・(t), y・(t))
のように表します。これは時刻tにおける速度ベクトルを表します。 その大きさ |p・(t)| は時刻tにおける速さを表します。 速さを時間について積分すれば、運動の道のりが得られます。 これはつまり曲線の長さです:
曲線の長さ=∫ab |p・(t)| dt定積分における積分変数はダミーですから、他の文字に変えても構いません。 t を u に変えてみます。
曲線の長さ=∫ab |p・(u)| du上の式で b を t に取り替えると、時刻 0 から時刻 t の間の道のりが得られます:
s(t)=∫at |p・(u)| duこの s は非常に重要な役割をはたします。
演習
演習プリントNo.1の2番と3番の(1)(2)(3)を解いてもらいました。
また双曲三角関数に関する微分公式を証明してもらいました:
(cosh t)'= sinh t, (sinh t)'= cosh tレポート課題
(1) cosh に関する加法定理の公式をみつけ、証明しなさい。
(2) プリント3番の(4)
期限:5/27の講義開始時