Qual é o comprimento de ar de r = 3 / 4theta em teta em [-pi, pi]?

Qual é o comprimento de ar de r = 3 / 4theta em teta em [-pi, pi]?
Anonim

Responda:

# L = 3 / 4pisqrt (pi ^ 2 + 1) + 3 / 4ln (pi + sqrt (pi ^ 2 + 1)) # unidades.

Explicação:

# r = 3 / 4theta #

# r ^ 2 = 9 / 16theta ^ 2 #

# r '= 3/4 #

# (r ') ^ 2 = 9/16 #

Arclength é dado por:

# L = int_-pi ^ pisqrt (9 / 16theta ^ 2 + 9/16) d teta #

Simplificar:

# L = 3 / 4int_-pi ^ pisqrt (teta ^ 2 + 1) d teta #

De simetria:

# L = 3 / 2int_0 ^ pisqrt (teta ^ 2 + 1) d teta #

Aplique a substituição # theta = tanphi #:

# L = 3 / 2intsec ^ 3phidphi #

Esta é uma integral conhecida:

# L = 3/4 secphitanphi + ln | secphi + tanphi | #

Inverta a substituição:

# L = 3/4 thetasqrt (theta ^ 2 + 1) + ln | theta + sqrt (theta ^ 2 + 1) | _0 ^ pi #

Insira os limites da integração:

# L = 3 / 4pisqrt (pi ^ 2 + 1) + 3 / 4ln (pi + sqrt (pi ^ 2 + 1)) #