对椭圆方程两边求导,得 8 x + 2 y y ′ = 0 , y ′ = − 4 x y , y ′ ′ = − 16 y 3 ,当 x = 0 时, y ′ = 0 , y ′ ′ = − 2 , 由曲率公式 K = ∣ y ′ ′ ∣ ( 1 + y ′ 2 ) 3 2 ,得椭圆在点 ( 0 , 2 ) 处得曲率 K = 2. 对椭圆方程两边求导,得8x+2yy′=0,y′=−4xy,y″=−16y3,当x=0时,y′=0,y″=−2, 由曲率公式K=|y″|(1+y′2)32,得椭圆在点(0, 2)处得曲率K=2. 对椭圆方程两边求导,得8x+2yy′=0,y′=−y4x,y′′=−y316,当x=0时,y′=0,y′′=−2, 由曲率公式K=(1+y′2)23∣y′′∣,得椭圆在点(0, 2)处得曲率K=2.
y ′ = s e c x t a n x s e c x = t a n x , y ′ ′ = s e c 2 x ,由曲率公式 K = ∣ y ′ ′ ∣ ( 1 + y ′ 2 ) 3 2 ,得 K = s e c 2 x ( 1 + t a n 2 x ) 3 2 = ∣ c o s x ∣ , 曲率半径 ρ = 1 K = ∣ s e c x ∣ . y′=sec xtan xsec x=tan x,y″=sec2 x,由曲率公式K=|y″|(1+y′2)32,得K=sec2 x(1+tan2 x)32=|cos x|, 曲率半径ρ=1K=|sec x|. y′=sec xsec xtan x=tan x,y′′=sec2 x,由曲率公式K=(1+y′2)23∣y′′∣,得K=(1+tan2 x)23sec2 x=∣cos x∣, 曲率半径ρ=K1=∣sec x∣.
抛物线在顶点处曲率最大,顶点为 ( 2 , − 1 ) , y ′ = 2 x − 4 , y ′ ′ = 2 ,由曲率公式 K = ∣ y ′ ′ ∣ ( 1 + y ′ 2 ) 3 2 , 得抛物线在顶点 ( 2 , − 1 ) 处的曲率 K = 2 ( 1 + 0 2 ) 3 2 = 2 ,曲率半径 ρ = 1 K = 1 2 . 抛物线在顶点处曲率最大,顶点为(2, −1),y′=2x−4,y″=2,由曲率公式K=|y″|(1+y′2)32, 得抛物线在顶点(2, −1)处的曲率K=2(1+02)32=2,曲率半径ρ=1K=12. 抛物线在顶点处曲率最大,顶点为(2, −1),y′=2x−4,y′′=2,由曲率公式K=(1+y′2)23∣y′′∣, 得抛物线在顶点(2, −1)处的曲率K=(1+02)232=2,曲率半径ρ=K1=21.
d y d x = d y d t d x d t = 3 a s i n 2 t c o s t − 3 a c o s 2 t s i n t = − t a n t , d 2 y d x 2 = d d t ( d y d x ) d x d t = − s e c 2 t − 3 a c o s 2 t s i n t = 1 3 a s i n t c o s 4 t . 曲线在 t = t 0 处的曲率 K = ∣ y ′ ′ ∣ ( 1 + y ′ 2 ) 3 2 = ∣ 1 3 a s i n t c o s 4 t ∣ [ 1 + ( − t a n t ) 2 ] 3 2 = 2 ∣ 3 a s i n ( 2 t 0 ) ∣ . dydx=dydtdxdt=3asin2 tcos t−3acos2 tsin t=−tan t,d2ydx2=ddt(dydx)dxdt=−sec2 t−3acos2 tsin t=13asin tcos4 t. 曲线在t=t0处的曲率K=|y″|(1+y′2)32=|13asin tcos4 t|[1+(−tan t)2]32=2|3asin(2t0)|. dxdy=dtdxdtdy=−3acos2 tsin t3asin2 tcos t=−tan t,dx2d2y=dtdxdtd(dxdy)=−3acos2 tsin t−sec2 t=3asin tcos4 t1. 曲线在t=t0处的曲率K=(1+y′2)23∣y′′∣=[1+(−tan t)2]23∣ ∣3asin tcos4 t1∣ ∣=∣3asin(2t0)∣2.
y ′ = 1 x , y ′ ′ = − 1 x 2 ,曲线曲率 K = ∣ y ′ ′ ∣ ( 1 + y ′ 2 ) 3 2 = ∣ − 1 x 2 ∣ [ 1 + ( 1 x ) 2 ] 3 2 = x ( 1 + x 2 ) 3 2 ,曲率半径 ρ = ( 1 + x 2 ) 3 2 x 因 ρ ′ = ( 1 + x 2 ) 1 2 ( 2 x 2 − 1 ) x 2 ,令 ρ ′ = 0 ,得 x = 2 2 , x = − 2 2 , 当 0 < x < 2 2 时, ρ ′ < 0 , ρ 在 ( 0 , 2 2 ) 上单调减少, 当 2 2 < x < + ∞ 时, ρ ′ > 0 , ρ 在 [ 2 2 , + ∞ ) 上单调增加, 因此 ρ 在 x = 2 2 处取得极小值,又因驻点唯一,极小值就是最小值,所以最小曲率半径为 ρ = ( 1 + 1 2 ) 3 2 2 2 = 3 3 2 . y′=1x,y″=−1x2,曲线曲率K=|y″|(1+y′2)32=|−1x2|[1+(1x)2]32=x(1+x2)32,曲率半径ρ=(1+x2)32x 因ρ′=(1+x2)12(2x2−1)x2,令ρ′=0,得x=√22,x=−√22, 当0<x<√22时,ρ′<0,ρ在(0, √22)上单调减少, 当√22<x<+∞时,ρ′>0,ρ在[√22, +∞)上单调增加, 因此ρ在x=√22处取得极小值,又因驻点唯一,极小值就是最小值,所以最小曲率半径为ρ=(1+12)32√22=3√32. y′=x1,y′′=−x21,曲线曲率K=(1+y′2)23∣y′′∣=[1+(x1)2]23∣ ∣−x21∣ ∣=(1+x2)23x,曲率半径ρ=x(1+x2)23 因ρ′=x2(1+x2)21(2x2−1),令ρ′=0,得x=22,x=−22, 当0<x<22时,ρ′<0,ρ在(0, 22)上单调减少, 当22<x<+∞时,ρ′>0,ρ在[22, +∞)上单调增加, 因此ρ在x=22处取得极小值,又因驻点唯一,极小值就是最小值,所以最小曲率半径为ρ=22(1+21)23=233.
y ′ = s h x a , y ′ ′ = 1 a c h x a ,曲线在点 ( x , y ) 处的曲率为 K = ∣ y ′ ′ ∣ ( 1 + y ′ 2 ) 3 2 = ∣ 1 a c h x a ∣ ( 1 + s h 2 x a ) 3 2 = 1 a c h 2 x a , 曲率半径为 ρ = 1 K = a c h 2 x a = y 2 a . y′=shxa,y″=1achxa,曲线在点(x, y)处的曲率为K=|y″|(1+y′2)32=|1achxa|(1+sh2xa)32=1ach2xa, 曲率半径为ρ=1K=ach2xa=y2a. y′=shax,y′′=a1chax,曲线在点(x, y)处的曲率为K=(1+y′2)23∣y′′∣=(1+sh2ax)23∣ ∣a1chax∣ ∣=ach2ax1, 曲率半径为ρ=K1=ach2ax=ay2.
y ′ = 2 x 10000 = x 5000 , y ′ ′ = 1 5000 , 抛物线在坐标原点的曲率半径为 ρ = 1 K = ∣ y ′ ′ ∣ ( 1 + y ′ 2 ) 3 2 = 5000 , 向心力 F 1 = m v 2 ρ = 70 × 20 0 2 5000 = 560 N , 飞机俯冲至最低点即原点 O 处时坐椅对飞行员的反力等于飞行员离心力和飞行员重量对坐椅压力的和, F = m g + F 1 = 70 × 9.8 + 560 = 1246 N . y′=2x10000=x5000,y″=15000, 抛物线在坐标原点的曲率半径为ρ=1K=|y″|(1+y′2)32=5000, 向心力F1=mv2ρ=70×20025000=560N, 飞机俯冲至最低点即原点O处时坐椅对飞行员的反力等于飞行员离心力和飞行员重量对坐椅压力的和, F=mg+F1=70×9.8+560=1246N. y′=100002x=5000x,y′′=50001, 抛物线在坐标原点的曲率半径为ρ=K1=(1+y′2)23∣y′′∣=5000, 向心力F1=ρmv2=500070×2002=560N, 飞机俯冲至最低点即原点O处时坐椅对飞行员的反力等于飞行员离心力和飞行员重量对坐椅压力的和, F=mg+F1=70×9.8+560=1246N.

设拱桥抛物线方程为 y = a x 2 ,因抛物线过点 ( 5 , 0.25 ) ,得 a = y x 2 = 0.25 25 = 0.01 , y ′ = 2 a x , y ′ ′ = 2 a , 则 y ′ = 0 , y ′ ′ = 0.02 , ρ = 1 K = ∣ y ′ ′ ∣ ( 1 + y ′ 2 ) 3 2 = 50 , 所以,汽车越过桥顶时对桥地压力为 F = m g − m v 2 ρ = 5 × 1 0 3 × 9.8 − 5 × 1 0 3 × ( 21.6 × 1 0 3 3600 ) 2 50 = 45400 N . 设拱桥抛物线方程为y=ax2,因抛物线过点(5, 0.25),得a=yx2=0.2525=0.01,y′=2ax,y″=2a, 则y′=0,y″=0.02,ρ=1K=|y″|(1+y′2)32=50, 所以,汽车越过桥顶时对桥地压力为F=mg−mv2ρ=5×103×9.8−5×103×(21.6×1033600)250=45400N. 设拱桥抛物线方程为y=ax2,因抛物线过点(5, 0.25),得a=x2y=250.25=0.01,y′=2ax,y′′=2a, 则y′=0,y′′=0.02,ρ=K1=(1+y′2)23∣y′′∣=50, 所以,汽车越过桥顶时对桥地压力为F=mg−ρmv2=5×103×9.8−505×103×(360021.6×103)2=45400N.
方程组 { y = l n x , y = 0 , 得曲线与 x 轴交点为 ( 1 , 0 ) , y ′ = 1 x , y ′ ′ = − 1 x 2 ,所以当 x = 1 时, y ′ = 1 , y ′ ′ = − 1 , 设曲线在点 ( 1 , 0 ) 处得曲率中心为 ( α , β ) ,则 α = [ x − y ′ ( 1 + y ′ 2 ) y ′ ′ ] = 1 − 1 ⋅ ( 1 + 1 2 ) − 1 = 3 , β = [ y + 1 + y ′ 2 y ′ ′ ] = 0 + 1 + 1 2 − 1 = − 2 , 曲率半径 ρ = 1 K = ∣ y ′ ′ ∣ ( 1 + y ′ 2 ) 3 2 = 8 ,曲率圆方程为 ( ξ − 3 ) 2 + ( η + 2 ) 2 = 8. 方程组{y=ln x,y=0,得曲线与x轴交点为(1, 0),y′=1x,y″=−1x2,所以当x=1时,y′=1,y″=−1, 设曲线在点(1, 0)处得曲率中心为(α, β),则 α=[x−y′(1+y′2)y″]=1−1⋅(1+12)−1=3,β=[y+1+y′2y″]=0+1+12−1=−2, 曲率半径ρ=1K=|y″|(1+y′2)32=√8,曲率圆方程为(ξ−3)2+(η+2)2=8. 方程组⎩ ⎨ ⎧y=ln x,y=0,得曲线与x轴交点为(1, 0),y′=x1,y′′=−x21,所以当x=1时,y′=1,y′′=−1, 设曲线在点(1, 0)处得曲率中心为(α, β),则 α=[x−y′′y′(1+y′2)]=1−−11⋅(1+12)=3,β=[y+y′′1+y′2]=0+−11+12=−2, 曲率半径ρ=K1=(1+y′2)23∣y′′∣=8,曲率圆方程为(ξ−3)2+(η+2)2=8.
y ′ = s e c 2 x , y ′ ′ = 2 s e c 2 x t a n x ,当 x = π 4 时 , y ′ = 2 , y ′ ′ = 4 , 设曲线在点 ( π 4 , 1 ) 处的曲率中心的坐标为 ( α , β ) ,则 α = x − y ′ ( 1 + y ′ 2 ) y ′ ′ = π 4 − 2 ( 1 + 4 ) 4 = π − 10 4 , β = y + 1 + y ′ 2 y ′ ′ = 1 + 1 + 4 4 = 9 4 . 曲率半径 ρ = 1 K = ∣ y ′ ′ ∣ ( 1 + y ′ 2 ) 3 2 = 125 4 , 曲率圆方程为 ( ξ − π − 10 4 ) 2 + ( η − 9 4 ) 2 = 125 16 . y′=sec2 x,y″=2sec2 xtan x,当x=π4时,y′=2,y″=4, 设曲线在点(π4, 1)处的曲率中心的坐标为(α, β),则 α=x−y′(1+y′2)y″=π4−2(1+4)4=π−104,β=y+1+y′2y″=1+1+44=94. 曲率半径ρ=1K=|y″|(1+y′2)32=√1254, 曲率圆方程为(ξ−π−104)2+(η−94)2=12516. y′=sec2 x,y′′=2sec2 xtan x,当x=4π时,y′=2,y′′=4, 设曲线在点(4π, 1)处的曲率中心的坐标为(α, β),则 α=x−y′′y′(1+y′2)=4π−42(1+4)=4π−10,β=y+y′′1+y′2=1+41+4=49. 曲率半径ρ=K1=(1+y′2)23∣y′′∣=4125, 曲率圆方程为(ξ−4π−10)2+(η−49)2=16125.
对抛物线方程两边求导, 2 y y ′ = 2 p ,二阶求导, y ′ 2 + y y ′ ′ = 0 ,得 y ′ = p y , y ′ ′ = − p 2 y 3 , 抛物线渐屈线方程为 { α = x − y ′ ( 1 + y ′ 2 ) y ′ ′ = x − p y [ 1 + ( p y ) 2 ] − p 2 y 3 = 3 y 2 2 p + p , β = y + 1 + y ′ 2 y ′ ′ = y + 1 + ( p y ) 2 − p 2 y 3 = − y 3 p 2 消去 y 得渐屈线方程为 27 p β 2 = 8 ( α − p ) 3 对抛物线方程两边求导,2yy′=2p,二阶求导,y′2+yy″=0,得y′=py,y″=−p2y3, 抛物线渐屈线方程为 {α=x−y′(1+y′2)y″=x−py[1+(py)2]−p2y3=3y22p+p,β=y+1+y′2y″=y+1+(py)2−p2y3=−y3p2 消去y得渐屈线方程为27pβ2=8(α−p)3 对抛物线方程两边求导,2yy′=2p,二阶求导,y′2+yy′′=0,得y′=yp,y′′=−y3p2, 抛物线渐屈线方程为 ⎩ ⎨ ⎧α=x−y′′y′(1+y′2)=x−−y3p2yp[1+(yp)2]=2p3y2+p,β=y+y′′1+y′2=y+−y3p21+(yp)2=−p2y3 消去y得渐屈线方程为27pβ2=8(α−p)3