12.9-bo'lim : Vektor funktsiyalari bilan yoy uzunligi
5. \(\vec r\left( t \right) = \left\langle {{t^2},2{t^3},1 - {t^3}} \right\rangle \) tomonidan berilgan egri chiziqda 20 masofani bosib o‘tganimizdan keyin qayerda ekanligimizni aniqlang.
Yechim
Yuqoridagi 3-masaladan bilamizki, bu vektor funksiya uchun yoy uzunligi funksiyasi,
\[s\left( t \right) = \frac{1}{{135}}\left[ {{{\left( {4 + 45{t^2}} \right)}^{\frac{3}{2}}} - 8} \right]\]Buni \(t\) uchun hal qilishimiz kerak. Shunday qilib,
\[\begin{align*}{\left( {4 + 45{t^2}} \right)^{\frac{3}{2}}} - 8 & = 135s\\ {\left( {4 + 45{t^2}} \right)^{\frac{3}{2}}} & = 135s + 8\\ 4 + 45{t^2} & = {\left( {135s + 8} \right)^{\frac{2}{3}}}\\ {t^2} & = \frac{1}{{45}}\left[ {{{\left( {135s + 8} \right)}^{\frac{2}{3}}} - 4} \right]\hspace{0.25in} \to \hspace{0.25in}t = \sqrt {\frac{1}{{45}}\left[ {{{\left( {135s + 8} \right)}^{\frac{2}{3}}} - 4} \right]} \end{align*}\]E'tibor bering, biz faqat musbat \(t\) dan ildizni olganimizdan so'ng foydalandik, chunki yoy uzunligi funktsiyasidan ma'lum bo'lmagan taxmin \(t\) ijobiydir.
2-qadam
Biz buni vektor funksiyasini qayta parametrlash uchun ishlatishimiz mumkin, ammo bu bu holda ayniqsa yoqimsiz funktsiyaga olib keladi.
Bu erda asosiy narsa bizdan hisoblashimiz so'ralayotgan narsa \(s = 20\) bo'lganda \(\vec r\left( {t\left( s \right)} \right)\) qayta parametrlangan vektor funktsiyasining qiymati ekanligini tushunishdir. Yoki, boshqacha qilib aytganda, biz \(\vec r\left( {t\left( {20} \right)} \right)\) ni hisoblamoqchimiz.
Shunday qilib, birinchi navbatda,
\[t\left( {20} \right) = \sqrt {\frac{1}{{45}}\left[ {{{\left( {135\left( {20} \right) + 8} \right)}^{\frac{2}{3}}} - 4} \right]} = 2.05633\]20 masofani bosib o'tganimizdan keyin bizning pozitsiyamiz,
\[\vec r\left( {t\left( {20} \right)} \right) = \vec r\left( {2.05633} \right) = \require{bbox} \bbox[2pt,border:1px solid black]{{\left\langle {4.22849,17.39035, - 7.69518} \right\rangle }}\]