Una hoja cartesiana es una curva algebraica plana de tercer orden que satisface una ecuación en un sistema rectangular . El parámetro se define como la diagonal de un cuadrado cuyo lado es igual a la cuerda más grande del bucle.
Por primera vez, la ecuación de la curva fue estudiada por R. Descartes en 1638 , pero construyó solo un bucle en el primer ángulo coordenado, donde y toma valores positivos. Descartes creía que el bucle se repite simétricamente en los cuatro cuartos coordinados, en forma de cuatro pétalos de flores. En ese momento, esta curva se llamaba flor de jazmín (en inglés jasmine flower , en francés fleur de jasmin ).
En su forma moderna, esta curva fue introducida por primera vez por H. Huygens en 1692 .
A menudo se considera girado en una curva. Sus ecuaciones se ven así:
Derivación de las ecuaciones de la curva rotada |
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El sistema de coordenadas XOY se convierte al sistema de coordenadas UOV, que se obtiene girando un ángulo los ejes OX y OY en el sentido de las agujas del reloj y reorientando el eje OX en la dirección opuesta:
Expresar las antiguas coordenadas XY en términos de los nuevos UV se ve así: , o ,Después de sustituir las expresiones de las antiguas coordenadas por la nueva ecuación, la hoja cartesiana se convierte a la siguiente forma: .Ingresamos el parámetro , la última ecuación se reescribirá de la siguiente manera: o .Reemplazamos las variables u y v con las habituales x e y y obtenemos la ecuación de la hoja cartesiana en el nuevo sistema de coordenadas: Sustituyendo la ecuación anterior en la ecuación , obtenemos la ecuación de hoja cartesiana en el sistema de coordenadas polares: .Resolviendo esta expresión con respecto a , obtenemos: . |
Derivación de la ecuación asíntota |
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Para una hoja cartesiana girada:
cuando tenemos o ,Considere el segundo caso: , es decir, , es decir, significa . La ecuación de la asíntota UV se determina a partir de la expresión: , por lo tanto, .Después de encender los ejes obtenemos la ecuación final |
Encontrar el área |
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El área encerrada entre los arcos ACO y ABO se calcula de la siguiente manera:
, donde .
Esta integral se calcula usando la sustitución: .Límites de integración: La integral se transforma a la forma: o La primera integral de esta ecuación es: .Sustitución: .Límites de integración: .La integral se transforma a la forma: .Segunda integral: Sustitución: .Límites de integración: .La integral se transforma a la forma: .Asi que: .el área es . |
Encontrar el área |
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El área entre las ramas de la curva y la asíntota UV se calcula exactamente de la misma manera que el área ; la integral se toma en el rango de 0 a .
Esta integral se calcula de la misma forma que en el caso anterior. , es decir, las áreas y son iguales entre sí. |
Encontrar el volumen de rotación |
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El volumen ( ) del cuerpo formado por la rotación del arco alrededor del eje de abscisas se calcula de la siguiente manera:
.
Asi que: .El volumen ( ) del cuerpo formado por la rotación de una rama alrededor del eje x tiende a infinito. Este volumen se calcula a partir de la integral anterior en el rango de a . Esta integral es igual a infinito, es decir . |
Cuando tenemos o , o , eso es .
La ecuación de la asíntota UV se determina a partir de la expresión:
.Para encontrar el valor máximo de la función y la ecuación tangente, calculamos la derivada de la función:
.Iguale la derivada y' a cero y resuelva la ecuación resultante para x. Obtenemos: . Para este valor de x, la función (2) tiene un máximo en el punto del arco superior y un mínimo en el punto del arco inferior . El valor de la función en estos puntos es:
.El valor de la derivada y' en el punto es , es decir, las tangentes en el punto son mutuamente perpendiculares e inclinadas al eje x en un ángulo .
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