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¿Puede definir longitud de arco usando un trozo de cuerda?

En el cálculo, ¿cómo podemos calcular la longitud de arco de una curva mediante la aproximación de la curva con una serie de segmentos de línea y, a continuación, tomamos el límite cuando el número de segmentos de línea que se extiende hacia el infinito. Esto es perfectamente válido enfoque para calcular la longitud del arco, y es obvio que va a permitir calcular correctamente la longitud de cualquier (subsanables) de la curva. Pero obviamente no es la forma en que la gente intuitivamente pensar acerca de la longitud de una curva.

Aquí es cómo se introdujo arclength a nosotros en la escuela primaria. Si desea medir la longitud de un segmento de línea recta, el uso de una regla. Si desea medir la longitud de una curva, la superposición de la curva con un trozo de cuerda, y luego enderezar la cadena y medir con una regla.

Así que me preguntaba si es posible hacer una definición de la longitud del arco que conserva el espíritu de la definición. Sin utilizar el cálculo basado en la definición de longitud, es allí cualquier manera de definir lo que significa para una curva a ser una "longitud de la preservación de la deformación" de la otra curva? Si es posible, se podría construir de clases de equivalencia de curvas que son la longitud de la preservación de las deformaciones de la una de la otra, y podemos definir la longitud asociada con una equivalencia de la clase a ser la longitud de la línea recta que está en la clase.

Hay algo en la topología que nos permitiría hacer una definición? Nos gustaría tener en cuenta la métrica Euclidiana, de alguna manera, ya que, por ejemplo, en Taxi de la geometría de la circunferencia de un círculo es de $8r$ en lugar de $2\pi r$ (que es la razón por la que tus amigos enviándoles que tonto $\pi = 4$ imagen).

Cualquier ayuda sería muy apreciada.

Gracias de Antemano.

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Matthew Scouten Puntos 2518

Es algo más sencillo, creo, para caracterizar los mapas que no aumentan la longitud en lugar de los que conservan.

Mapa $f: X \to Y$ (donde $X$ y $Y$ son espacios métricos, con métricas denota $d$ en ambos casos) se dice que es contractiva si $d(f(x),f(y)) \le d(x,y)$ para todos $x, y \in X$.

Editar (tras observación de Jim Belk) la longitud de una curva $C$ es el infimum de $L$ tal que existe mapa contractivo de $[0, L] $ en $ $C.

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Adam Malter Puntos 96

Una buena manera para hacer esto es preciso el uso de la lengua de análisis no estándar. De manera muy general, dadas dos compacto métrica espacios $X$ y $Y$, digamos un mapa de $f:X\to de$ Y es la longitud de la preservación de si siempre $a,b\in {}^*X$ son infinitamente cerca, $\frac{d(a,b)-d(f(a),f(b))}{d(a,b)}$ es infinitesimal. Es decir, $f$ conserva infinitesimal distancias de hasta un infinitesimalmente pequeño error. Para diferenciable el proceso de parametrización de las curvas en $\mathbb{R}^n$, este recupera la habitual caracterización de la longitud de preservar el proceso de parametrización como tales aquellas que el derivado haya norma $1$ en todas partes.

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