La lunghezza, da t=0 a t=2, dell'arco di curva di equazioni parametriche
x = t2/2, y = (6t+9)3/2/9 è:
A) 10 B) 12 C) 8 D) 14
Facciamo subito i conti con WolframAlpha, e poi ragioniamoci:
arc length of ( t^2/2, (6*t+9)^(3/2)/9 ) from t=0 to 2

La risposta corretta è C e
schizzando il grafico della curva, che va da (3,0) a, circa (2,10.7),
possiamo approssimare l'arco con un segmento lungo √(8^2+2^2),
ossia circa 8 (10 sarebbe decisamente troppo grande).
Proviamo a capire come è stata ottenuta la soluzione fornita, assieme alle considerazioni
svolte qui.
Posto x = f(t), y = g(t), f'(t) = t, g'(t) = √(6t+9); l'integrale tra 0 e 2
della radice della somma dei loro quadrati è:
∫ [0,2] √(t²+6t+9) dt =
∫ [0,2] √((t+3)²) dt =
[poiché t+3>0 per t tra 0 e 2]
∫ [0,2] t+3 dt = 2²/2+3·2 = 8
I calcoli con un programmino in Basic:
10 a=0 : b=2 : L1=0 20 input "numero passi: "; n : e = (b-a)/n : L=0 30 for i=1 to n : t1=a+(i-1)*e : t2=a+i*e 40 t=t1 : gosub 100 : x1=x : y1=y : t=t2 : gosub 100 : x2=x : y2=y 50 L = L+sqr((x1-x2)^2+(y1-y2)^2) : next 60 print L;" variazione = "; L-L1 : L1=L : goto 20 100 x = t*t/2 : y = (6*t+9)^(3/2)/9 : return numero passi: 1e5 7.999999999994397 variazione = 7.999999999994397 numero passi: 2e5 7.999999999998583 variazione = 4.18598489204669e-12 numero passi: 4e5 7.999999999999671 variazione = 1.0880185641326534e-12 numero passi: 8e5 8.000000000000236 variazione = 5.648814749292796e-13 numero passi: 16e5 7.999999999999946 variazione = -2.9043434324194095e-13
Le variazioni non si riducono più regolarmente. Posso prendere l'arrotondamento 8.0000000000000, ma capisco che la lunghezza deve essere esattamente 8.
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