質問<1505>
「「ベクトル解析」」
日付 2003/11/29
質問者 takashi


根本的なことかもしれませんが、曲線の長さを求める問題です。

曲線r=r(t)のt=aからt=bまでの曲線の長さを求める。
この曲線の長さを⊿Siの折れ線にn分割します。
そうすると弧ABの長さLはΣ(i=1,n)⊿Siで与えられる。
この分割数nを無限大にすると、
⊿Siは無限に小さくなり弧長と折れ線が等しくなるから、
Lは次式で与えられる。

  L=lim(n→∞)Σ(i=1,n)⊿Si

⊿S=|⊿r|=|r(t+⊿t)-r(t)|
n→∞で⊿t→∞になる。

したがって、
L=lim(n→∞)Σ(i=1,n)(⊿Si/⊿t)*⊿t
=∫(a,b) (d\(\frac{s}{d}\)t)*dt

こういう解説なのですが、2行上の式から理解できません。
(⊿Si/⊿t)*⊿tはどういう意味でしょうか?
そして、最後の式で、(d\(\frac{s}{d}\)t)*dtと微分形にした理由はなぜでしょうか?
どなたか、解説してもらえないでしょうか・・・

お便り
日付 2003/12/22
回答者 juin


r(t)=(x(t),y(t))とする。
ΔSi=\(\sqrt{\quad}\)(x(t+(i+1)Δt)-x(t+iΔt)\()^{2}\)+(y(t+(i+1)Δt)-y(t+iΔt)\()^{2}\)
ΔSi/Δt
=\(\sqrt{\quad}\){(x(t+(i+1)Δt)-x(t+iΔt))/Δt}^2+{(y(t+(i+1)Δt)-y(t+iΔt))/Δt}^2
=\(\sqrt{\quad}\)(d\(\frac{x}{d}\)t\()^{2}\)+(d\(\frac{y}{d}\)t\()^{2}\) (平均値の定理)

Σ(ΔSi/Δt)*Δt->∫\(\sqrt{\quad}\){(d\(\frac{x}{d}\)t\()^{2}\)+(d\(\frac{y}{d}\)t\()^{2}\)}dt(積分の定義)
となる。