曲率定义[集锦]
曲线的曲率就是针对曲线上某个点的切线方向角对弧长的转动率,通过微分来定义,表明曲线偏离直线的程度。曲率越大,表示曲线的弯曲程度越大。
K=lim|Δα/Δs|,Δs趋向于0的时候,定义K就是曲率。
曲率的倒数就是曲率半径。
圆弧的曲率半径,就是以这段圆弧为一个圆的一部分时,所成的圆的半径。 曲率半径越大,圆弧越平缓,曲率半径越小,圆弧越陡。曲率半径的倒数就是曲率。曲率 k = (转过的角度/对应的弧长)。当角度和弧长同时趋近于0时,就是关于任意形状的光滑曲线的曲率的
标准
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定义。而对于圆,曲率不随位置变化。
在动力学中,一般的,一个物体相对于另一个物体做变速运动时便会产生曲率。这是由于时空扭曲造成的。结合广义相对论的等效原理,变速运动的物体可以看成处于引力场当中,因而产生曲率。
曲率
我们日常生活中会遇到很多曲线,其中比较熟知的是圆。
要描述曲线的弯曲程度,通常我们会选取一点,来把所有要比较的曲线移动到通过该点的位置放置,然后我们可以对比出不同曲线在这一点两侧谁的弯曲程度大。
例如下图我们发现,半径较小的圆比半径大的圆的弯曲程度要严重。半径越大的圆,在这一点A附近看起来更象是直线。
我们已经知道,圆的半径越小,弯曲越厉害:
于是在下图中,AB弧(红色)的弯曲程度比A'B'弧(红色)的弯曲厉害
既然两个圆对应了相同的蓝色线夹角,于是表明两段红色圆弧对应的圆心角相等。
但显然弧长较长的圆弧,其弯曲程度要小。
数学上把圆弧所对的圆心角θ与圆弧长s的比值k=θ/s叫做圆弧的曲率。 显然,k=θ/s表明,弧长越小,圆心角越大,曲率越大,刚好符合越小的圆的圆弧弯曲越厉害的规律,所以,曲率越大的圆,弯曲越厉害。曲率用来表示圆弧弯曲的程度大小。
对于一般曲线来说,k=θ/s就不那么适用了,因为一般曲线的曲率不是处处相等的。
这就说明对于一般曲线来说,它每一点处有一个曲率。
如何找到这个曲率呢,
我们在曲线(紫色)上要求曲率的那一点(红点)处,作曲线的切线(切线就是过这个点并且在这个点附近不合曲线任何一点相交的直线,即图中蓝色线)
然后可以过红点找到蓝色线的很多相切圆(过这些圆的圆心和红点的半径都垂直蓝色线)
我们可以找很多个大小不同的符合条件的圆(图中画出了淡蓝色和粉色的两个圆),但其中只有一个的弯曲程度和紫色曲线在红点附近的弯曲程度最接
近(图中的粉色圆)。
所以,数学上把粉色圆的曲率作为紫色曲线在红点处的曲率。
曲率: k = (转过的角度/对应的弧长)
K=lim|Δα/Δs|,Δs趋向于0的时候,定义K就是曲率。