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
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X
Y
Z
atemtica II Unidad IV: Curvas en el
Espacio
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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
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7/25/2019 Ejemplo de Curvas 2016-I
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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
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atemtica II Unidad IV: Curvas en el
Espacio
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===
=+==
++===
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
#$%ina0 de '# (or%e Ventura "uanilo
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atemtica II Unidad IV: Curvas en el
Espacio
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Entonces:
=
+++=
+=
7t-
7t-7t-7t-7t-
-7t-7t-7t-7t
e-343(t)''z'
t2sene5"cos2te19"t2cose90t2sene-315(t)''y'
t2cose5"sen2te19"-t2sene90-t2cose-315((t)''x'
Entonces:
==
=+=
==
=
+=
=
343e-343(0)''z'
2"!(0)2cose2!"2(0)sene-259(0)''y'
-2592(0)sene2!"-(0)2cose259-(0)''x'
e-343(t)''z'
t2cose2!"t2sene-259(t)''y'
t2sene2!"-t2cose259-(t)''x'
7(0)-
7(0)-7(0)-
-7(0)-7(0)
7t-
7t-7t-
-7t-7t
Entonces
)e343-,t2cose2!"t2sene259-,sen2te2!"-t2cose259-(
(t)]''z'(t),''y'),('''[)t('''f
7t-7t-7t-7t-7t- +=
=
tx
Entonces:
)e343-,t2cose2!"t2sene259-,t2sene2!"-t2cose259-()t('''f 7t-7t-7t-7t-7t- +=
Entonces:
)343-,2!",259-((0)]''z'(0),''y'),0('''[)0('''f ==
x
or tanto:
)343-,2!",259-()0('''f =
b) Clculo de los Vectores unitarios
!t)T
#
(t)$
y
(t)%
:
Vector an%ente Unitario
!t)T
en t = t0:
)!t"f
)!t"f)!tT
0
00
=
#$%ina1 de '# (or%e Ventura "uanilo
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Espacio
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)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
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atemtica II Unidad IV: Curvas en el
Espacio
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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
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Espacio
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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
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Espacio
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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
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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: ;,) + ,
-
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atemtica II Unidad IV: Curvas en el
Espacio
6
Cuarta $rctica de
atemtica II
Unidad IV: Curvas en el
Espacio
=pellidos * 2om!res:>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>