曲率及其计算公式
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曲率及讲义其计算公式00517
y
4
2O
y=0．4 x2
2
x
谢谢观看
例2 抛物线yax2bxc 上哪一点处的曲率最大？K ( 1 | y y 2 | ) 3 2
解 由yax2bxc，得 y2axb ，y2a ，
代入曲率公式，得 K ( 1 | y y 2 | ) 3 2 [1(2a|2xa|b)2]32
要使K 最大，只须2axb0， 即 x b ． 而 x b 对应的点为 2 a 2 a
a a a s e c 2 d y ， d y y ，
a． a d d 1 t 2 1 y x a 2 x
于是 d y d x ． 又 知 d s 1 y 2 d x 1 y 2
从而，有 | y |
K ( 1 y 2 ) 3 2
例1
计算等双曲线x y 1在点(1，1)处的曲率．
M1
M2
N1
N2 )j
可以用单位弧段上切线转过的角度的大小来表达弧段的平均 弯曲程度，
设曲线C是光滑的，曲线 线C上从点M 到点M 的弧
为Ds ，切线的转角为Da ．
C y
M
M0
s
Ds M
Da
a
a+Da
平均曲率：
O
x
）
我 们 称 K D a为 弧 段 M M 的 平 均 曲 率 ． D s 曲率：
显然，弧 s 是 x 的函数：ss(x)，而且s(x)是x的单调增加函 数．
y
yHale Waihona Puke M0 s>0M
O x0
x
M s<0 M0
xO x
x0
x
下面来求s(x)的导数及微分．
设x ， x+ Dx 为(a，b)内两个邻近的点，它们在曲线 yf(x)上的对应点为M，M，并设对应于x的增量Dx ，弧 s 的增 量为Ds，于是
4
2O
y=0．4 x2
2
x
谢谢观看
例2 抛物线yax2bxc 上哪一点处的曲率最大？K ( 1 | y y 2 | ) 3 2
解 由yax2bxc，得 y2axb ，y2a ，
代入曲率公式，得 K ( 1 | y y 2 | ) 3 2 [1(2a|2xa|b)2]32
要使K 最大，只须2axb0， 即 x b ． 而 x b 对应的点为 2 a 2 a
a a a s e c 2 d y ， d y y ，
a． a d d 1 t 2 1 y x a 2 x
于是 d y d x ． 又 知 d s 1 y 2 d x 1 y 2
从而，有 | y |
K ( 1 y 2 ) 3 2
例1
计算等双曲线x y 1在点(1，1)处的曲率．
M1
M2
N1
N2 )j
可以用单位弧段上切线转过的角度的大小来表达弧段的平均 弯曲程度，
设曲线C是光滑的，曲线 线C上从点M 到点M 的弧
为Ds ，切线的转角为Da ．
C y
M
M0
s
Ds M
Da
a
a+Da
平均曲率：
O
x
）
我 们 称 K D a为 弧 段 M M 的 平 均 曲 率 ． D s 曲率：
显然，弧 s 是 x 的函数：ss(x)，而且s(x)是x的单调增加函 数．
y
yHale Waihona Puke M0 s>0M
O x0
x
M s<0 M0
xO x
x0
x
下面来求s(x)的导数及微分．
设x ， x+ Dx 为(a，b)内两个邻近的点，它们在曲线 yf(x)上的对应点为M，M，并设对应于x的增量Dx ，弧 s 的增 量为Ds，于是
曲率及其计算公式
抛物线顶点处的曲率半径为
r 1 1．25．
K 所以选用砂轮的半径不得超过1．25单位长，即直径不得超过
2．50单位长．
y
4
2O
y=0．4 x2
2
x
例3 设工件表面的截线为抛物线y0．4x 2．现在要用砂轮 磨削其内表面．问用直径多大的砂轮才比较合适？
解 砂轮的半径不应大于抛物线顶点处的曲率半径． y0．8x ，y0．8， y|x00，y|x00．8．
把它们代入曲率公式，得
K | y | 0．8．2
1 2．
(1 y2 )3 2 (1 (1)2 )3 2 2 2
设x ， x+ Dx 为(a，b)内两个邻近的点，它们在曲线 yf(x)上的对应点为M，M，并设对应于x的增量Dx ，弧 s 的增 量为Ds，于是
(
(
(
Ds Dx
2
MM Dx
2
|
MM MM
|
2
|
MM |2 (Dx)2
|
MM MM
|
2
(Dx)2 (Dy (Dx)2
)2
(
|
MM MM
2a
抛物线的顶点．因此，抛物线在顶点处的曲率最大，最大曲率为
K|2a| ．
讨论：
1．直线上任一点的曲率等于什么？
提示：设直线方程为y=ax+b，则y =a， y = 0．于是
K
| (1
y | y2 )3
2
0.
2．若曲线由参数方程
x j (t)
y
(t
)
给出，那么曲率如何计算？
提示：
K
| j(t) (t) j(t) (t) [j2 (t) 2 (t)]3 2
曲率及其曲率半径的计算-曲率半径计算
9
讨论：
1．直线上任一点的曲率等于什么？
提示：设直线方程为y=ax+b，则y =a， y = 0．于是
K
| (1
y | y2 )3
2
0.
2．若曲线由参Байду номын сангаас方程
x j (t)
y
(t
)
给出，那么曲率如何计算？
提示：
K
| j(t) (t) j(t) (t) [j2 (t) 2 (t)]3 2
|
．
语言资格考试PPT
10
三、曲率圆与曲率半径
y
曲线在M点的曲率半径
Dr
y=f(x)
M
1 |DM|
r
K
O 曲线在M点的曲率圆
x 曲线在M点的曲率中心
曲线在点M处的曲率K(K 0)与曲线在点M处的曲率半径 r
有如下关系：
r1
，
1 K
．
r K 语言资格考试PPT
11
例3 设工件表面的截线为抛物线y0．4x 2．现在要用砂轮 磨削其内表面．问用直径多大的砂轮才比较合适？
MM MM
|
2
|
MM |2 (Dx)2
|
MM MM
|
2
(Dx)2 (Dy (Dx)2
)2
(
|
MM MM
|
2
1
Dy Dx
2
(
Ds Dx
|
MM MM
|
2
1
Dy Dx
2
y M0
M
Ds M
Dy
Dx
O x 语言资格考试PPT 0
x x+Dx x 3
曲率及其计算公式
ρ=
1 1 ， K= ． ρ K
例3 设工件表面的截线为抛物线y=0．4x 2．现在要用砂轮 磨削其内表面．问用直径多大的砂轮才比较合适？
y
y=0．4 x2
4
2
O
2
x
例3 设工件表面的截线为抛物线y=0．4x 2．现在要用砂轮 磨削其内表面．问用直径多大的砂轮才比较合适？ 解 砂轮的半径不应大于抛物线顶点处的曲率半径． y′=0．8x ，y′′=0．8， y′|x=0=0，y′′|x=0=0．8． 把它们代入曲率公式，得
C M′ ∆s ∆α α+∆α x
s
我们称 K =
曲率：
∆α 为弧段 MM ′ 的平均曲率． ∆s
我们称 K = lim
∆α 为曲Байду номын сангаасC在点M处的曲率． ∆s →0 ∆s ∆α dα dα lim = K= 在 存在的条件下 ． ∆s → 0 ∆ s ds ds
）
∩
平均曲率：
曲率的计算公式：
K= dα ． ds
∆y
∆s MM ′ =± ∆x | MM ′ |
( (
∆y | MM ′ | | MM ′ | = lim =y′， 因为 lim =1， 又 lim ∆x →0 ∆x ∆x →0 | MM ′ | M ′→ M | MM ′ | ds 2 因此 =± 1 + y′ ． dx ds ds = 1 + y′2 ． 由于s=s(x)是单调增加函数，从而 >0, dx dx 于是 ds = 1 + y′2 dx．这就是弧微分公式．
| ϕ ′(t )ψ ′′(t ) − ϕ ′′(t )ψ ′(t ) | K= ． 2 2 32 [ϕ ′ (t ) + ψ ′ (t )]
曲率及其计算公式
应用
通过空间曲率计算公式，可以了 解空间曲线在某一点的弯曲程度 ，对于分析三维几何图形、优化 航天器轨道等方面具有重要意义
。
曲率计算公式的应用
工程设计
在工程设计中，曲率计算公式常 用于分析曲线形状的合理性，如 道路设计、桥梁工程等。
物理研究
在物理研究中，曲率计算公式可 用于描述粒子运动的轨迹、电磁 场的分布等。
解释
该公式表示平面曲线在某一点的曲率，其中y''表示该点处曲线的二阶导数，y'表示该点 处曲线的导数。
应用
通过曲率计算公式，可以了解平面曲线在某一点的弯曲程度，对于分析几何图形、优化 道路设计等方面具有重要意义。
空间曲线的曲率计算公式
曲率计算公式
对于空间曲线，曲率K由下式给 出：K = |(3*[(x''*y''*z'' +
相对曲率
相对曲率是描述曲线或曲面在某一点的方向性弯曲程度的量，它等于该点的主曲率与次曲率的比值。相对曲率在 几何学和物理学中有重要的应用，例如在分析力学和电磁学等领域中，相对曲率可以帮助我们更好地理解和描述 物体的行为。
曲率在物理学中的应用
光学
在光学中，曲率是描述光学元件（如 透镜和反射镜）的弯曲程度的量。透 镜的曲率决定了光线通过透镜的折射 方向和聚焦点，反射镜的曲率决定了 反射光的方向。
曲率等于曲线在该点的切线的 斜率的倒数，即曲率 = 1/斜率 。
当曲率为正时，表示曲线在该 点向外凸出；当曲率为负时， 表示曲线在该点向内凹进。
曲率在几何学中的重要性
曲率是几何学中重要的概念之一，它在曲线和曲面理论中扮演着重要的角 色。
曲率在曲线和曲面分析、微分几何等领域中有着广泛的应用，如曲线拟合 、曲面重建等。
曲率及其计算公式
有如下关系：
1 1 r ， K ． r K
例3 设工件表面的截线为抛物线y0．4x 2．现在要用砂轮 磨削其内表面．问用直径多大的砂轮才比较合适？
y
y=0．4 x2
4
2
O
2
x
例3 设工件表面的截线为抛物线y0．4x 2．现在要用砂轮 磨削其内表面．问用直径多大的砂轮才比较合适？
解 砂轮的半径不应大于抛物线顶点处的曲率半径． y0．8x ，y0．8， y|x00，y|x00．8． 把它们代入曲率公式，得
设曲线的直角坐标方程是yf(x)，且f(x)具有二阶导数． 因为tan a y ，所以
da y y da sec a y， ， 2 2 dx dx 1 tan a 1 y y 于是 da dx．又知 ds 1 y 2 dx． 1 y2
2
Ds MM Dx | MM |
(
(
y M Ds
2
Dy 2 1 Dx
(
M0
O x0
M
Dy
Dx
x x+Dx x
Ds MM | Dx | MM
2
Dy 2 1 Dx
2
从而，有
| y | K ． 2 32 (1 y )
| y | K 例1 计算等双曲线x y 1在点(1，1)处的曲率． (1 y 2 ) 3 2
解
1 由y ，得 x
x 因此，y|x11，y|x12．
y
1
2
，y
2 x
3
．
曲线x y 1在点(1，1)处的曲率为
M0
曲率及其计算公式
2
2
2 2 MM | MM | MM ( Dx ) ( Dy ) 2 | MM | ( Dx ) 2 | MM | (Dx)
(
2
2
2
2 MM Dy 1 | MM | Dx
| y | 2 1 2 K ． 2 32 2 32 2 (1 y ) (1 (1) ) 2
| y | K 2bxc 上哪一点处的曲率最大？ 例2 抛物线yax (1 y 2 ) 3 2
解 由yax2bxc，得 y2axb ，y2a ， 代入曲率公式，得
| y | 2 1 2 K ． 0．8． 2 3 2 2 32 2 (1 y ) (1 (1) ) 2
抛物线顶点处的曲率半径为
1 r 1．25． K
所以选用砂轮的半径不得超过1．25单位长，即直径不得超过 2．50单位长．
Da 为弧段 MM 的平均曲率． 我们称 K Ds 曲率： Da 为曲线C在点M处的曲率． 我们称 K lim Ds 0 Ds da Da da K lim 在 存在的条件下 ． Ds 0 Ds ds ds
C M Ds Da a+Da x
s
）
平均曲率：
曲率的计算公式：
K da ． ds
2
从而，有
| y | K ． 2 32 (1 y )
| y | K 例1 计算等双曲线x y 1在点(1，1)处的曲率． (1 y 2 ) 3 2
解
1 由y ，得 x
x 因此，y|x11，y|x12．
y
1
2
，y
2 x
2
2 2 MM | MM | MM ( Dx ) ( Dy ) 2 | MM | ( Dx ) 2 | MM | (Dx)
(
2
2
2
2 MM Dy 1 | MM | Dx
| y | 2 1 2 K ． 2 32 2 32 2 (1 y ) (1 (1) ) 2
| y | K 2bxc 上哪一点处的曲率最大？ 例2 抛物线yax (1 y 2 ) 3 2
解 由yax2bxc，得 y2axb ，y2a ， 代入曲率公式，得
| y | 2 1 2 K ． 0．8． 2 3 2 2 32 2 (1 y ) (1 (1) ) 2
抛物线顶点处的曲率半径为
1 r 1．25． K
所以选用砂轮的半径不得超过1．25单位长，即直径不得超过 2．50单位长．
Da 为弧段 MM 的平均曲率． 我们称 K Ds 曲率： Da 为曲线C在点M处的曲率． 我们称 K lim Ds 0 Ds da Da da K lim 在 存在的条件下 ． Ds 0 Ds ds ds
C M Ds Da a+Da x
s
）
平均曲率：
曲率的计算公式：
K da ． ds
2
从而，有
| y | K ． 2 32 (1 y )
| y | K 例1 计算等双曲线x y 1在点(1，1)处的曲率． (1 y 2 ) 3 2
解
1 由y ，得 x
x 因此，y|x11，y|x12．
y
1
2
，y
2 x
高等数学：第六节 曲率
22
四、作业
作业19
30
21
例4 求曲线y ln x与x轴交点处的曲率半径.
解 曲线y ln x与x轴的交点为M (1, 0). 在交点M处
的曲率为
| y'' |
1
k( x) [1 ( y' )2 ]3/ 2 2
. 2
曲率半径为R 1 2 2. k
22
三、小结
平均曲率 单位弧长的弧段上的切线转角, 即
k .
基点,
点M
是C
上某定点M
的
0
M
•
临近点. 又设M0、M处对应的弧长
M0
C P0 •
和倾斜角分别为s、s s和、 O
x
.
当点M沿曲线C趋于点M0时(此时s 0), 若平均曲率k
的极限存在, 则称此极限为曲线C在M0处的曲率, 记做k, 即
k= lim k lim d .
x0
MM0 s
当曲线y f ( x)在点M( x, y)处的曲率为k(k 0)时, 就可以通过半径为1/ k的圆, 将弯曲程度形象的表示 出来.
20
设曲线y f ( x)在点M（x，y)处的曲率为k(k 0), 在点M处的法线上取线段MC，使 MC ＝1 / k R. 以C为圆心,R为半径作圆,此圆称为曲线y f ( x) 在点M处的曲率圆. C称为曲线y f ( x)在点M处 的曲率中心. 曲率圆的半径R 1 / k称为曲线y f ( x) 在点M处的曲率半径.
dx
d
y''
y''
dx 1 tan2 1 ( y' )2 ,
转角的微分为d
y'' 1 ( y')2
四、作业
作业19
30
21
例4 求曲线y ln x与x轴交点处的曲率半径.
解 曲线y ln x与x轴的交点为M (1, 0). 在交点M处
的曲率为
| y'' |
1
k( x) [1 ( y' )2 ]3/ 2 2
. 2
曲率半径为R 1 2 2. k
22
三、小结
平均曲率 单位弧长的弧段上的切线转角, 即
k .
基点,
点M
是C
上某定点M
的
0
M
•
临近点. 又设M0、M处对应的弧长
M0
C P0 •
和倾斜角分别为s、s s和、 O
x
.
当点M沿曲线C趋于点M0时(此时s 0), 若平均曲率k
的极限存在, 则称此极限为曲线C在M0处的曲率, 记做k, 即
k= lim k lim d .
x0
MM0 s
当曲线y f ( x)在点M( x, y)处的曲率为k(k 0)时, 就可以通过半径为1/ k的圆, 将弯曲程度形象的表示 出来.
20
设曲线y f ( x)在点M（x，y)处的曲率为k(k 0), 在点M处的法线上取线段MC，使 MC ＝1 / k R. 以C为圆心,R为半径作圆,此圆称为曲线y f ( x) 在点M处的曲率圆. C称为曲线y f ( x)在点M处 的曲率中心. 曲率圆的半径R 1 / k称为曲线y f ( x) 在点M处的曲率半径.
dx
d
y''
y''
dx 1 tan2 1 ( y' )2 ,
转角的微分为d
y'' 1 ( y')2
曲率和曲率半径的计算公式
曲率和曲率半径的计算公式在我们的数学世界里，曲率和曲率半径可是相当有趣又重要的概念。
你要是能把它们搞清楚，那在解决好多数学问题的时候，就能轻松应对啦！先来说说曲率。
曲率啊，简单理解就是描述曲线弯曲程度的一个量。
那怎么来计算它呢？对于函数 y = f(x)，其曲率的计算公式是 k = |y''| / (1 + y'²)^(3/2) 。
这里的 y' 表示函数的一阶导数，y'' 表示二阶导数。
咱们来举个例子感受一下。
比如说有一条抛物线 y = x²。
首先，对它求一阶导数，y' = 2x ，再求二阶导数，y'' = 2 。
然后把它们代入曲率的公式里，就能算出在某个点的曲率啦。
接下来再讲讲曲率半径。
曲率半径呢，就是曲率的倒数。
它的计算公式就是 R = 1 / k 。
给大家分享一个我在教学中的小趣事。
有一次上课，我刚讲到曲率和曲率半径的计算公式，下面的同学一个个都皱着眉头，满脸疑惑。
其中有个特别积极的同学举手说：“老师，这也太复杂了，感觉脑袋都要炸啦！”我笑着回答他：“别着急，咱们一步一步来，就像爬楼梯，只要一个台阶一个台阶地走，总能到顶的。
”然后我就带着他们从最简单的函数开始，一点点推导计算，让他们自己动手去感受这个过程。
慢慢地，同学们紧锁的眉头开始舒展开了，眼睛里也有了亮光。
等到下课的时候，那个一开始抱怨的同学跑过来跟我说：“老师，我好像有点懂啦！”看着他们逐渐掌握这些知识，我心里那叫一个欣慰。
在实际应用中，曲率和曲率半径的计算可有着大用处呢。
比如在工程设计里，要设计一条弯曲的道路或者桥梁，就得先算出曲率和曲率半径，来保证行驶的安全和舒适。
在物理学中，研究曲线运动的时候，这两个概念也能帮助我们更好地理解物体的运动状态。
总之，曲率和曲率半径的计算公式虽然看起来有点复杂，但只要咱们多练习、多思考，就能把它们拿下。
相信大家在以后的学习和生活中，遇到需要用到它们的时候，都能轻松应对，游刃有余！。
曲率及其计算公式(精)
于是
da
y 1 y2
dx．又知 ds
1 y2
dx．
从而，有
| y | K (1 y2 )3 2
．
例1
计算等双曲线x y 1在点(1，1)处的曲率．
K
| y | (1 y2 )3 2
解 由y 1 ，得
x
1 y x 2
，y
2 x3
．
因此，y|x11，y|x12．
代入曲率公式，得
K
| (1
y | y2 )3
2
． [1
| 2a | (2ax b)2 ]3
2
要使K 最大，只须2axb0， 即 x b ．而 x b 对应的点为
2a
2a
抛物线的顶点．因此，抛物线在顶点处的曲率最大，最大曲率为
K|2a| ．
讨论：
1．直线上任一点的曲率等于什么？
2
|
MM MM
|
2
|
MM |2 (Dx)2
|
MM MM
|
2
(Dx)2 (Dy (Dx)2
)2
(
|
MM MM
|
Байду номын сангаас
2
1
Dy Dx
2
(
Ds Dx
|
MM MM
|
2
y
4
2O
y=0．4 x2
2
x
例3 设工件表面的截线为抛物线y0．4x 2．现在要用砂轮 磨削其内表面．问用直径多大的砂轮才比较合适？
曲率的三种计算公式
曲率的三种计算公式
曲率是描述曲面特性的数学概念，是衡量曲面上任意一点与曲面正常方向之间
的夹角变化的一种度量。
曲率一般是指二次曲面(如椭圆曲面、抛物线曲面)的曲率，这种曲率的度量方法是利用椭圆函数或者抛物线方程来计算，三维曲面的曲率是指曲面空间在自身曲面空间上变换而得到的曲面，而计算三维曲面曲率需要用到几何计算学的技术，包括局部曲率和平均曲率。
曲率具有重要的应用价值，主要用于分析平面的非线性变换、衡量物体表面曲
率和光滑程度、识别空间几何特征等等。
曲率的三种计算公式也是求解曲面曲率的关键手段，它们分别是：极短线法、泰勒公式和变坐标系公式。
极短线法是一种用于测量曲面曲率的定性方法，它允许曲面上任意两点之间的
连线为“极短线段”，经过定义曲面上任意点的曲率和计算曲面曲率的方法，可以得出曲面曲率的值。
泰勒公式是一种求解曲面上两点曲率的方法，它是在泰勒级数展开式中求解曲
率的关键公式，该公式可以用于求解曲面在特定点处的曲率。
变坐标系公式是一种用于计算曲面曲率的数学公式，它使用特定变形应用量来
代替基本变量。
所以，这种方法可以精确地计算曲面曲率，尤其适用于计算简单曲面以及复杂曲面的变形应用。
总之，曲率的三种计算公式是求解曲面曲率的重要手段，它们可以应用于分析
平面的非线性变换、衡量物体表面曲率和光滑程度等等，为曲面检测和物体检测提供了理论基础。
曲率及其曲率半径的计算
ρ=
1 1 ， K= ． ρ K
例3 设工件表面的截线为抛物线y=0．4x 2．现在要用砂轮 磨削其内表面．问用直径多大的砂轮才比较合适？
y
y=0．4 x2
4
2
O
2
x
例3 设工件表面的截线为抛物线y=0．4x 2．现在要用砂轮 磨削其内表面．问用直径多大的砂轮才比较合适？ 解 砂轮的半径不应大于抛物线顶点处的曲率半径． y′=0．8x ，y′′=0．8， y′|x=0=0，y′′|x=0=0．8． 把它们代入曲率公式，得
曲率及其曲率半径的计算
一、弧微分 弧微分
有向弧段的值、弧微分公式
二、曲率及其计算公式 曲率及其计算公式
曲率、曲率的计算公式
三、曲率圆与曲率半径 曲率圆与曲率半径
曲率圆曲率半径
一、弧微分
有向弧段 M0 M 的值 s(简称为弧s) ： s 的绝对值等于这弧段的长度，当有向弧段的方向与曲线的 正向一致时s>0，相反时s<0． 显然，弧 s 是 x 的函数：s=s(x)，而且s(x)是x的单调增加函 数． y y ( M0 s>0 M M s<0 M0 x x x0 x
设曲线的直角坐标方程是y=f(x)，且f(x)具有二阶导数． 因为tan α =y ′ ，所以
dα y ′′ y ′′ dα sec α =y′′， = = ， 2 2 dx dx 1 + tan α 1 + y ′ y ′′ 于是 dα = dx．又知 ds= 1 + y ′ 2 dx． 1 + y′2
O
x0
x
O
下面来求s(x)的导数及微分． 设x ， x+ ∆x 为(a，b)内两个邻近的点，它们在曲线 y=f(x)上的对应点为M，M′，并设对应于x的增量∆x ，弧 s 的增 量为∆s，于是
曲率计算公式参数方程
曲率计算公式参数方程曲率计算是在几何学中，用来表示曲面的曲率的一种方法，曲率的计算是学习几何学的一个重要的概念，不仅可以了解曲率的概念，而且也可以理解曲率参数方程（有时也称为曲率表达式）。
曲率参数方程是一种特殊的公式，用来描述曲面上各点的曲率，曲率参数方程经常以μ（曲率系数）的形式出现，其中μ表示曲率系数，其值依赖于曲率的参数r（曲率半径）。
一般来说，曲率半径由曲率公式计算出来，而曲率的参数方程可以用以下的公式表示：μ[](r)=1/r*[1+(1/2)[(d2F/dr2)2-1]1/2]其中，F(r)表示几何形状的角度，r表示曲率半径，d2F/dr2表示几何形状的曲率。
r是曲率参数，很多时候也是可以调节曲率系数μ的参数。
曲率参数方程主要用来描述几何形状，如圆弧、椭圆、抛物线和曲线的曲率。
这些形状的曲率可以准确地用曲率参数方程来计算。
比如，圆弧的曲率参数方程可以用以下公式来表示：μ(r)=1/(r*sin(θ))其中，θ表示圆弧的弧度，r表示圆弧的曲率半径，即圆弧的直径被分割成圆上任意两点之间的角度。
如果r越小，则θ越小，曲率参数方程中的曲率系数μ也会变小，也就是圆弧越来越尖。
此外，曲率参数方程还可以用来求解其他几何形状的曲率，如椭圆的曲率参数方程可以用以下公式来表示：μ(r)=1/[r1*r2]其中，r1和r2分别为椭圆的两个焦点到椭圆上任意点的距离。
曲率参数方程的另一个应用是，可以用来确定物体的曲率是否超出了安全的界限，如在航空运输、航空和汽车制造中，曲率参数方程可以用来确定机翼外形曲率是否超出了安全界限，这样就可以确保机翼安全地运行。
总之，曲率计算公式参数方程是一种特殊的公式，用来表示曲面上各点的曲率，是几何学中重要概念。
它不仅可以用来描述几何形状的曲率，而且还可以用来确定机翼外形曲率是否超出了安全的界限，从而保证机翼的安全运行。
第七节曲率
（ | MN | ）2 [1 ( y )2]
| MN |
x
s
x
| MN |
| MN |
1 ( y )2 x
N T R
x x x
y
令 x 0 取极限，得
N
s lim x0 x
lim | MN | lim
x0 | MN | x0
o
(1)C : y f ( x),函数 y f ( x)二阶可导,
tan y arctan y,
d
1 1 y2
y' ' dx
y'' 1 y2
dx
又 ds 1 y2dx
d
1
y'' y'2
dx
ds
1 y2dx
y''
3
(1 y2 )2
曲率是描述曲线局部性质（弯曲程度）的量。
1
2
M2
s2
M3
s1
M1
弧段弯曲程度越大 转角越大
s1
M
M
N
s2 N
转角相同
弧段越短 弯曲程度越大
设曲线C是光滑的，
y
M0 是基点. MM s ,
从M到M 的切线转角为
o
C
.M
M0
s
S
M
.)
x
定义 弧段 MM' 的平均曲率
第七节 曲 率
一、弧微分
y C : y f (x)
N
设函数f ( x)在区间(a,b) 内具有连续导数.
第三章第7节曲率
MN s ds ,
MT (dx)2 (dy)2 1 y2 dx ,
NT y dy 0, 故 ds 1 y2 dx . 弧微分公式
s s(x)为单调增函数, 故 ds 1 y2dx.
4
二、曲率及其计算公式
1.曲率的定义
曲率是描述曲线局部性质（弯曲程度）的量。
(2) AM s, 当AM的方向与曲线正向 一致时, s取正号,相反时, s取负号.
3
单调增函数 s s( x). 设N ( x x, y y), 如图，
y N
AM
T R
MN MN MT NT 当x 0时, o x0 x x x x
MN (x)2 (y)2 1 ( y )2 x 1 y2 dx , x
径.
三、求曲线
x y
a a
cos3 sin3
t t
在t
t0
处的曲率
.
四、证明曲线 y a cosh x 在任何一点处曲率半径为 y 2 .
a
a
18
五、曲线弧 y sin x (0 x ) 上哪一点处的曲率半 径最小？求出该点处的曲率半径 .
六、曲线上曲率最大的点称为此曲线的顶点，试求指 数曲线 y e x 的顶点，并求在该点处的曲率半径 .
19
练习题答案
一、1、直线. 圆； 2 、2, 1 ； 2
二、k cos x , sec x .
三、k 2 . 3a sin 2t0
五、( ,1)处曲率半径有最小值 1. 2
六. ( 1 ln 2, 1 ), 3 3 .
2
2
2
3、0.
MT (dx)2 (dy)2 1 y2 dx ,
NT y dy 0, 故 ds 1 y2 dx . 弧微分公式
s s(x)为单调增函数, 故 ds 1 y2dx.
4
二、曲率及其计算公式
1.曲率的定义
曲率是描述曲线局部性质（弯曲程度）的量。
(2) AM s, 当AM的方向与曲线正向 一致时, s取正号,相反时, s取负号.
3
单调增函数 s s( x). 设N ( x x, y y), 如图，
y N
AM
T R
MN MN MT NT 当x 0时, o x0 x x x x
MN (x)2 (y)2 1 ( y )2 x 1 y2 dx , x
径.
三、求曲线
x y
a a
cos3 sin3
t t
在t
t0
处的曲率
.
四、证明曲线 y a cosh x 在任何一点处曲率半径为 y 2 .
a
a
18
五、曲线弧 y sin x (0 x ) 上哪一点处的曲率半 径最小？求出该点处的曲率半径 .
六、曲线上曲率最大的点称为此曲线的顶点，试求指 数曲线 y e x 的顶点，并求在该点处的曲率半径 .
19
练习题答案
一、1、直线. 圆； 2 、2, 1 ； 2
二、k cos x , sec x .
三、k 2 . 3a sin 2t0
五、( ,1)处曲率半径有最小值 1. 2
六. ( 1 ln 2, 1 ), 3 3 .
2
2
2
3、0.
曲率及其曲率半径的计算
| 2a | | y | K ． 2 32 [1 (2ax b) 2 ]3 2 (1 y ) b b 要使K 最大，只须2axb0， 即 x 对应的点为 ．而 x 2a 2a 抛物线的顶点．因此，抛物线在顶点处的曲率最大，最大曲率为
K|2a| ．
讨论： 1．直线上任一点的曲率等于什么？ 提示：设直线方程为y=ax+b，则y =a， y = 0．于是 | y | K 0. 2 3 2 (1 y ) x j (t ) 2．若曲线由参数方程 给出，那么曲率如何计算？ y (t ) 提示：
有如下关系：
1 1 r ， K ． r K
例3 设工件表面的截线为抛物线y0．4x 2．现在要用砂轮 磨削其内表面．问用直径多大的砂轮才比较合适？
y
y=0．4 x2
4 2
O
2
x
例3 设工件表面的截线为抛物线y0．4x 2．现在要用砂轮 磨削其内表面．问用直径多大的砂轮才比较合适？
解 砂轮的半径不应大于抛物线顶点处的曲率半径． y0．8x ，y0．8， y|x00，y|x00．8． 把它们代入曲率公式，得
y M0 O
C M Ds Da a+Da x
s
a
M
Da 为弧段 MM 的平均曲率． 我们称 K Ds 曲率： Da 为曲线C在点M处的曲率． 我们称 K lim Ds 0 Ds da Da da K lim 在 存在的条件下 ． Ds 0 Ds ds ds
）
平均曲率：
曲率的计算公式：
二、曲率及其计算公式
曲率、曲率的计算公式
三、曲率圆与曲率半径
曲率圆曲率半径
一、弧微分
有向弧段 M0 M 的值 s(简称为弧s) ： s 的绝对值等于这弧段的长度，当有向弧段的方向与曲线的
K|2a| ．
讨论： 1．直线上任一点的曲率等于什么？ 提示：设直线方程为y=ax+b，则y =a， y = 0．于是 | y | K 0. 2 3 2 (1 y ) x j (t ) 2．若曲线由参数方程 给出，那么曲率如何计算？ y (t ) 提示：
有如下关系：
1 1 r ， K ． r K
例3 设工件表面的截线为抛物线y0．4x 2．现在要用砂轮 磨削其内表面．问用直径多大的砂轮才比较合适？
y
y=0．4 x2
4 2
O
2
x
例3 设工件表面的截线为抛物线y0．4x 2．现在要用砂轮 磨削其内表面．问用直径多大的砂轮才比较合适？
解 砂轮的半径不应大于抛物线顶点处的曲率半径． y0．8x ，y0．8， y|x00，y|x00．8． 把它们代入曲率公式，得
y M0 O
C M Ds Da a+Da x
s
a
M
Da 为弧段 MM 的平均曲率． 我们称 K Ds 曲率： Da 为曲线C在点M处的曲率． 我们称 K lim Ds 0 Ds da Da da K lim 在 存在的条件下 ． Ds 0 Ds ds ds
）
平均曲率：
曲率的计算公式：
二、曲率及其计算公式
曲率、曲率的计算公式
三、曲率圆与曲率半径
曲率圆曲率半径
一、弧微分
有向弧段 M0 M 的值 s(简称为弧s) ： s 的绝对值等于这弧段的长度，当有向弧段的方向与曲线的
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于是 ds 1 y2 dx．这就是弧微分公式．
(
(
二、曲率及其计算公式
观察曲线的弯曲线程度与切线的关系：
M1
M2 N2 )j
N1
可以用单位弧段上切线转过的角度的大小来表达弧段的平均 弯曲程度，
设曲线C是光滑的，曲线 线C上从点M 到点M 的弧 为Ds ，切线的转角为D a ． y M0 O M a
| y | 2 1 2 K ． 0．8． 2 3 2 2 32 2 (1 y ) (1 (1) ) 2
抛物线顶点处的曲率半径为
1 r 1．25． K
所以选用砂轮的半径不得超过1．25单位长，即直径不得超过 2．50单位长．
2
从而，有
| y | K ． 2 32 (1 y )
| y | K 例1 计算等双曲线x y 1在点(1，1)处的曲率． (1 y 2 ) 3 2
解
1 由y ，得 x
x 因此，y|x11，y|x12．
y
1
2
，y
2 x
3
．
曲线x y 1在点(1，1)处的曲率为
Da 为弧段 MM 的平均曲率． 我们称 K Ds 曲率： Da 为曲线C在点M处的曲率． 我们称 K lim Ds 0 Ds da Da da K lim 在 存在的条件下 ． Ds 0 Ds ds ds
C M Ds Da a+Da x
s
）
平均曲率：
曲率的计算公式：
K da ． ds
设曲线的直角坐标方程是yf(x)，且f(x)具有二阶导数． 因为tan a y ，所以
da y y da sec a y， ， 2 2 dx dx 1 tan a 1 y y 于是 da dx．又知 ds 1 y 2 dx． 1 y2
| y | 2 1 2 K ． 2 32 2 32 2 (1 y ) (1 (1) ) 2
| y | K 2bxc 上哪一点处的曲率最大？ 例2 抛物线yax (1 y 2 ) 3 2
解 由yax2bxc，得 y2axb ，y2a ， 代入曲率公式，得
2
2
2 2 MM | MM | MM ( Dx ) ( Dy ) 2 | MM | ( Dx ) 2 | MM | (Dx)
(
2
2
2
2 MM Dy 1 | MM | Dx
有如下关系：
1 1 r ， K ． r K
例3 设工件表面的截线为抛物线y0．4x 2．现在要用砂轮 磨削其内表面．问用直径多大的砂轮才比较合适？
y
y=0．4 x2
4
2
O
2
x
例3 设工件表面的截线为抛物线y0．4x 2．现在要用砂轮 磨削其内表面．问用直径多大的砂轮才比较合适？
解 砂轮的半径不应大于抛物线顶点处的曲率半径． y0．8x ，y0．8， y|x00，y|x00．8． 把它们代入曲率公式，得
2
Ds MM Dx | MM |
(
(
y M Ds
2
Dy 2 1 Dx
(
M0
O x0
M
Dy
Dx
x x+Dx x
Ds MM | Dx | MM
2
Dy 2 1 Dx
(
Dy | MM | | MM | y， lim 因为 lim 1， 又 lim Dx0 Dx Dx 0 | MM | M M | MM | ds 2 因此 1 y ． dx ds ds 1 y2 ． 由于ss(x)是单调增加函数，从而 >0, dx dx
| j (t ) (t ) j (t ) (t ) | K ． 2 2 32 [j (t ) (t )]
三、曲率圆与曲率半径
y D y=f(x) r M
曲线在M点的曲率半径
1 |DM| r K
O 曲线在M点的曲率圆
x 曲线在M点的曲率中心
曲线在点M处的曲率K(K 0)与曲线在点M处的曲率半径 r
§3．9 曲 率
一、弧微分
有向弧段的值、弧微分公式
二、曲率及其计算公式
曲率、曲率的计算公式
三、曲率圆与曲率半径
曲率圆曲率半径
一、弧微分
有向弧段 M0 M 的值 s(简称为弧s) ： s 的绝对值等于这弧段的长度，当有向弧段的方向与曲线的
正向一致时s>0，相反时s<0． 显然，弧 s 是 x 的函数：ss(x)，而且s(x)是x的单调增加函 数． y y (
M0
s>0
M
M
s<0
M0
O
x0
x
x
O
x
x0
x
下面来求s(x)的导数及微分． 设x ， x+ Dx 为(a，b)内两个邻近的点 ，它们在曲线 yf(x)上的对应点为M，M，并设对应于x的增量Dx ，弧 s 的增 量为Ds，于是
(
Ds MM Dx Dx
| 2a | | y | K ． 2 32 [1 (2ax b) 2 ]3 2 (1 y ) b b 要使K 最大，只须2axb0， 即 x 对应的点为 ．而 x 2a 2a 抛物线的顶点．因此，抛物线在顶点处的曲率最大，最大曲率为
K|2a| ．
讨论： 1．直线上任一点的曲率等于什么？ 提示：设直线方程为y=ax+b，则y =a， y = 0．于是 | y | K 0. 2 3 2 (1 y ) x j (t ) 2．若曲线由参数方程 给出，那么曲率如何计算？ y (t ) 提示：