ejemplo de curvas 2016-i

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  • 7/25/2019 Ejemplo de Curvas 2016-I

    1/12

    atemtica II Unidad IV: Curvas en el

    Espacio

    6

    Unidad IV: Curvas en el

    Espacio

    Ejemplo: Sea

    [ ]0,2t),esen2t,ecos2t,(e(t)f t7-t7-t7- =

    una funcin vectorial de

    variable real. Hallar:

    a) La grafica de la curva C en

    [ ]2,0t

    b) Los vectores unitarios

    B,N,Ten t 0= 0

    c) Los planos:P0,PNyPren t0=0

    d) Curvatura y Torsin en t0=0

    Solucin:

    a) En forma paramtrica:

    Si

    [ ]

    >=+

    =

    =

    =

    0z

    zyx

    ez

    0,2tsen2t,ey

    cos2tex

    :C222

    7t

    7t

    7t

    Cono Circular

    a!ulacin:

    t 0

    4

    2

    4

    3

    4

    5

    2

    3

    4

    7 2

    tex t 2cos7= 1 0

    2

    7

    e

    0 7e 0 221

    e

    0 14e

    tseney t 27= 0

    47

    e

    04

    21

    e

    04

    35

    e

    04

    49

    e

    0

    tez7= 1

    47

    e 27

    e 421

    e

    7e

    435

    e 221

    e 449

    e

    14e

    "rfica de la Curva C:

    #$%ina& de '# (or%e Ventura "uanilo

  • 7/25/2019 Ejemplo de Curvas 2016-I

    2/12

    X

    Y

    Z

    atemtica II Unidad IV: Curvas en el

    Espacio

    6

    Clculo de los valores

    )(f t

    )('f t

    )(''f t

    *

    )('''f t

    en t+,

    Valor de la funcin

    fen t

    o

    + ,

    :

    )esen2t,ecos2t,(e(t)fS 7t-7t-7t-=

    . Entonces:

    ===

    ========

    =

    ==

    1eez(0)

    0(1)(0)sen(0)esen2(0)ey(0)

    1(1)(1)cos(0)ecos2(0)ex(0)

    ez(t)

    sen2tey(t)

    cos2tex(t)

    07(0)

    07(0)

    07(0)

    7t

    7t

    7t

    Entonces:

    (1,0,1))]0(),0(),0([(0)f ==

    zyx

    or tanto:

    (1,0,1)(0)f =

    $rimera derivada de

    fen t+o:

    #$%ina- de '# (or%e Ventura "uanilo

  • 7/25/2019 Ejemplo de Curvas 2016-I

    3/12

    atemtica II Unidad IV: Curvas en el

    Espacio

    6

    )esen2t,ecos2t,(e(t)fS7t-7t-7t-=

    . Entonces:

    ==

    +=+(==

    =+(==

    =

    =

    =

    7t-7t

    7t-7t-7t7t7t

    -7t-7t7t7t7t

    7t

    7t

    7t

    -7e)'e((t)z'

    cos2t2esen2t-7e)(sen2t)'(e2t)()'esen2t]'e[(t)y'

    sen2t2e-cos2t-7e)(cos2t)'(ecos2t)()'ecos2t]'e[(t)x'

    ez(t)

    sen2tey(t)

    cos2tex(t)

    sen

    Entonces:

    ==

    =+=

    ==

    =

    +=

    =

    7-7e(0)z'

    2cos2(0)2esen2(0)-7e(0)y'

    -7sen2(0)2e-cos2(0)-7e(0)x'

    -7e(t)z'

    cos2t2esen2t-7e(t)y'

    sen2t2e-cos2t-7e(t)x'

    7(0)-

    7(0)-7(0)-

    -7(0)-7(0)

    7t-

    7t-7t-

    -7t-7t

    Entonces:

    )e,-7cos2t2esen2t7e-,sen2t2e-cos2t(-7e)]('),(')('[)t('f7t-7t-7t-7t-7t- +==

    tztytx

    Entonces:

    )e,-7cos2t2esen2t7e-,sen2t2e-cos2t(-7e)t('f 7t-7t-7t-7t-7t- +=

    Entonces

    )7-,2,7-()]0('),0(',)0('[)0('f ==

    zyx

    $or tanto:

    )7-,2,7-()0('f =

    Se%unda derivada

    fen t+o:

    Si)e,-7cos2t2esen2t7e-,sen2t2e-cos2t(-7e)t('f 7t-7t-7t-7t-7t- +=

    .Entonces:

    =

    +=

    =

    7t-

    7t-7t-

    -7t-7t

    -7e(t)z'

    cos2t2esen2t-7e(t)y'

    sen2t2e-cos2t-7e(t)x'

    #$%ina. de '# (or%e Ventura "uanilo

  • 7/25/2019 Ejemplo de Curvas 2016-I

    4/12

    atemtica II Unidad IV: Curvas en el

    Espacio

    6

    ===

    =+==

    ++===

    7t-7t-

    7t-7t-7t-7t-7t-7t-

    -7t-7t-7t-7t-7t-7t

    e49)'(-7e]'(t)'[(t)'z'

    sen2t4e-cos2te14-cos2t14e-sen2te49cos2t]'2esen2t[-7e]'(t)'[(t)'y'

    cos2t4e-sen2t14esen2t14ecos2te49sen2t]'2e-cos2t[-7e]'(t)x'[(t)'x'

    z

    y

    Entonces:

    ==

    ==

    =+=

    =

    =

    +=

    49e49(0)'z'

    -2!cos2(0)2!e-sen2(0)e45(0)'y'

    45sen2(0)e2!cos2(0)e45(0)'x'

    e49(t)'z'

    cos2t2!e-sen2te45(t)'y'

    sen2te2!cos2te45(t)'x'

    7(0)-

    7t-7(0)-

    -7(0)-7(0)

    7t-

    7t-7t-

    -7t-7t

    Entonces:

    )e49,cos2te2!-sen2te45,sen2t2!ecos2te45(

    (t)]'z'(t),'y'),(''[)t(''f

    7t-7t-7t-7t-7t- +=

    ==

    tx

    Entonces:

    )e49,cos2te2!-sen2te45,sen2t2!ecos2te45()t(''f7t-7t-7t-7t-7t- +=

    Luego:

    )492!,-45,((0)]'z'(0),'y'),0(''[)0(''f ==

    x

    Por tanto:

    )492!,-45,()0(''f =

    ercera /erivada

    fen t+o:

    Si

    )e49,cos2te2!-sen2te45,sen2t2!ecos2te45()t(''f7t-7t-7t-7t-7t- +=

    .

    Entonces:

    =

    =

    +=

    7t-

    7t-7t-

    -7t-7t

    e49(t)'z'

    cos2t2!e-sen2te45(t)'y'

    sen2te2!cos2te45(t)'x'

    ==

    ==

    +==

    ]'[49e]'(t)''[(t)''z'

    cos2t]'e2!-sen2te[45]'(t)''[(t)''y'

    sen2t]'2!ecos2te45[]'(t)'x'[(t)''x'

    7t-

    7t-7t-

    -7t-7t

    z

    y

    #$%ina0 de '# (or%e Ventura "uanilo

  • 7/25/2019 Ejemplo de Curvas 2016-I

    5/12

    atemtica II Unidad IV: Curvas en el

    Espacio

    6

    Entonces:

    =

    +++=

    +=

    7t-

    7t-7t-7t-7t-

    -7t-7t-7t-7t

    e-343(t)''z'

    t2sene5"cos2te19"t2cose90t2sene-315(t)''y'

    t2cose5"sen2te19"-t2sene90-t2cose-315((t)''x'

    Entonces:

    ==

    =+=

    ==

    =

    +=

    =

    343e-343(0)''z'

    2"!(0)2cose2!"2(0)sene-259(0)''y'

    -2592(0)sene2!"-(0)2cose259-(0)''x'

    e-343(t)''z'

    t2cose2!"t2sene-259(t)''y'

    t2sene2!"-t2cose259-(t)''x'

    7(0)-

    7(0)-7(0)-

    -7(0)-7(0)

    7t-

    7t-7t-

    -7t-7t

    Entonces

    )e343-,t2cose2!"t2sene259-,sen2te2!"-t2cose259-(

    (t)]''z'(t),''y'),('''[)t('''f

    7t-7t-7t-7t-7t- +=

    =

    tx

    Entonces:

    )e343-,t2cose2!"t2sene259-,t2sene2!"-t2cose259-()t('''f 7t-7t-7t-7t-7t- +=

    Entonces:

    )343-,2!",259-((0)]''z'(0),''y'),0('''[)0('''f ==

    x

    or tanto:

    )343-,2!",259-()0('''f =

    b) Clculo de los Vectores unitarios

    !t)T

    #

    (t)$

    y

    (t)%

    :

    Vector an%ente Unitario

    !t)T

    en t = t0:

    )!t"f

    )!t"f)!tT

    0

    00

    =

    #$%ina1 de '# (or%e Ventura "uanilo

  • 7/25/2019 Ejemplo de Curvas 2016-I

    6/12

    atemtica II Unidad IV: Curvas en el

    Espacio

    6

    )e,-7cos2t2esen2t7e-,sen2t2e-cos2t(-7e

    )e,-7cos2t2esen2t7e-,sen2t2e-cos2t(-7e

    (t)'f

    (t)'f(t)&

    7t-7t-7t-7t-7t-

    7t-7t-7t-7t-7t-

    +

    +==

    ),-7cos2t2sen2t7-,sen2t2-(-7cos2te

    ),-72cos2tsen2t7-,sen2t2-(-7cos2te

    7t-

    -7t

    +

    +=

    ),-7cos2t2sen2t7-,sen2t2-(-7cos2t

    ),-72cos2tsen2t7-,sen2t2-(-7cos2t

    ++

    =

    222(-7))cos2t2sen2t7-()sen2t2-7cos2t-(

    ),-72cos2tsen2t7-,sen2t2-(-7cos2t

    +++

    +=

    492tcos42tsen2tcos2!-2tsen492tsen42tsen2tcos2!2tcos49

    )7-,t22cost2sen7-,t2sen2-t27cos(-2222 +++++

    +=

    49)2tcos2tsen(4)2tsen2tcos(49

    ),-72cos2tsen2t7-,sen2t2-(-7cos2t

    2222 ++++

    +

    =

    49449

    ),-72cos2tsen2t7-,sen2t2-(-7cos2t

    ++

    +=

    102

    ),-72cos2tsen2t7-,sen2t2-(-7cos2t)(

    +=

    tT

    En t = t0=0:102

    ),-72,(-7

    (0)T

    $or tanto:

    102

    ),-72,(-7(0)T

    Vector Unitario 2ormal

    )!t"T

    )!t"T)!t#

    0

    00

    =

    en t = t0

    #$%ina6 de '# (or%e Ventura "uanilo

  • 7/25/2019 Ejemplo de Curvas 2016-I

    7/12

    atemtica II Unidad IV: Curvas en el

    Espacio

    6

    Si10$

    )%&'$cos$tsen$t'&%sen$t$&!&'cos$t +=

    )(tT

    Entonces:10$

    )0%t$sen(&t$cos1(&%t$cos(&$t!1(sen=

    )(' tT

    .

    En t = t0= 0:102

    )0,14-,4-((0)'& =

    Luego:

    *

    )0%'&%$&!

    )0%'%$!10$

    $

    )0%'&%$&!10$

    $

    10$)0%1(&%(&!

    10$

    )0%1(&%(&!

    !0)"T

    !0)"T!0)# ====

    $or tanto:

    *

    )0%'&%$&!!0)# =

    Vector Unitario 3inormal:

    )(t$)x(t&)(t% 000

    =

    en t = t0

    540"

    )53,14,49-(

    07-2-

    7-27

    53102

    1

    53

    )0,7-,2-(

    102

    )7-,2,(-7(0)$(0)x&(0)% ====

    x

    $or tanto:

    540"

    )53,14,49-((0)% =

    c) Clculo de los $lanos PN;Po;Pr:

    Plano NormalPN:

    0)(tf-z)y,(x,).(tT 00 =

    en t = t0:

    En t0= 0:

    #$%ina4 de '# (or%e Ventura "uanilo

  • 7/25/2019 Ejemplo de Curvas 2016-I

    8/12

    atemtica II Unidad IV: Curvas en el

    Espacio

    6

    PN:

    0(0)f-z)y,(x,(0)& =

    PN:

    [ ] 0)1%0%1!&+)y%!,%.10$

    )%&'$%!&'=

    PN:01)&+y%1%&!,).%&'$%!&' =

    PN:0'+'&y$','& =+++

    PN:014z7-y2x7- =++

    $or tantoPN: 45 -* 7 48 &0 + ,

    Plano RectificantePr :

    0tf-z)y,(x,N 0 =

    )().(: 0t

    en t = t0

    En t0= 0

    Pr :

    0)0(f-z)y,(x,)0($: =

    Pr :

    [ ] 01)0,1,(-z)y,(x,53

    )0,7-,2-(: =

    Pr :

    01)-zy,1,-(x)0,7,-2-( =

    Pr :

    07y-22x- =+

    $or tantoPr :-5 7 4* - + ,

    Plano Oc!la"orP0:

    0tf-z)y,(x,B 0 =

    )().( 0t

    en t = t0

    #$%ina9 de '# (or%e Ventura "uanilo

  • 7/25/2019 Ejemplo de Curvas 2016-I

    9/12

    atemtica II Unidad IV: Curvas en el

    Espacio

    6

    En t0= 0

    P0:

    0)0(f-z)y,(x,)0(% =

    P0:

    [ ] 0)1,0,(1-z)y,(x,540"

    )53,14,49-( =

    P0:

    01)-zy,1,-(x)53,14,(-49 =

    P0:

    053-z53y1449x49- =+++

    P0:

    04-z53y14x49- =++

    $or tantoP0: 0' 5 &0 * 1.8 7 0 + ,

    ") #$lc!lo "e la #!r%at!ra y Tori&n "e la c!r%a #:

    C*+c,+o -e +. #!r%at!ra en t = t0:

    )t('f

    )t(''f)xt('f

    )/(t3

    0

    000

    =

    En t0= 0

    33

    )7-,2,7-(

    )49,2!-,45()x7-,2,7-(

    )0('f

    )0(''f0)x('f

    /(0) ==

    -nde:

    )10",2!,9!(

    492!45

    727-

    )49,2!-,45()x7-,2,7-()0(''f0)x('f =

    ==

    Entonces:

    #$%ina' de '# (or%e Ventura "uanilo

  • 7/25/2019 Ejemplo de Curvas 2016-I

    10/12

    atemtica II Unidad IV: Curvas en el

    Espacio

    6

    20142747252"01

    53

    10"120!

    21"24

    )727(

    10"2!9!

    )7-,2,7-(

    )10",2!,9!-(/(0)

    3222

    222

    3 ===

    ++

    ++==

    20142747252"01

    53/(0) ==

    $or tanto: ;,) + ,

  • 7/25/2019 Ejemplo de Curvas 2016-I

    11/12

    atemtica II Unidad IV: Curvas en el

    Espacio

    6

    Cuarta $rctica de

    atemtica II

    Unidad IV: Curvas en el

    Espacio

    =pellidos * 2om!res:>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>