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已知弦长拱高求弧长简便公式(已知圆弧的弦长为5米)

时间:2023-06-03 作者: 小编 阅读量: 1 栏目名: 科技资讯

已知圆弧的弦长为5米本文主要内容:介绍圆弧的弦长A=5米,拱高H=1米的弦长求法第一步,解析弧长表达式根据题意,有直角三角形关系如下:R^2=(R-b)^2(a/2)^2解得:R=(a^24*b^2)/8b,设弧长为L,。

本文主要内容:介绍圆弧的弦长A=5米,拱高H=1米的弦长求法。

第一步,解析弧长表达式

根据题意,有直角三角形关系如下:

R^2=(R-b)^2 (a/2)^2解得:

R=(a^2 4*b^2)/8b,设弧长为L,由公式得:

L=2θR=θ(a^2 4*b^2)/4b.

∵sinθ=(A/2)/R=4ab/(a^2 4*b^2)

∴θ=arcsin[4ab/(a^2 4*b^2)].

即弧长计算表达式为:

L=(a^2 4*b^2)/4b*arcsin[4ab/(a^2 4*b^2)]

第二步,泰勒展开计算结果

1.泰勒公式定义展开计算

(arcsinx)´=(1-x^2)^(-1/2),则(arcsin0)´=1;

(arcsinx)´´=-(1/2)*(1-x^2)^(-3/2)*(-2x)=x(1-x^2)^(-3/2);

(arcsinx)´´´=(1-x^2)^(-3/2) x[(1-x^2)^(-3/2)]´;

则:(arcsin0)´´=0,(arcsin0)´´´=1.

即arcsinx≈x 0 (1/3!)x^3=x x^3/6=x(x^2 6)/6.此时

arcsin[4ab/(a^2 4*b^2)]

≈4ab[8a^2b^2 3(a^2 4b^2)^2]/[3(a^2 4b^2)^3].

代入弧长计算表达式得:

L≈a[8a^2b^2 3(a^2 4b^2)^2]/[3(a^2 4*b^2)^2]

即:

L≈a [(8/3)a(ab)^2/(a^2 4*b^2)^2].

代入数值计算,得:

L≈5 [(8/3)*5*5^2/(5^2 4*1^2)^2]

L≈5.4。

2.泰勒变形公式展开计算

∵(arcsinx)´=(1-x^2)^(-1/2)

≈1 (-1/2)*(-x^2) (-1/2)*(-3/2)*(-x^2)^2

≈1 (1/2)x^2 (3/4)x^4

∴arcsinx=∫(1-x^2)^(-1/2)dx

≈x (1/6)x^3 (3/20)x^5.对本题有:

arcsin[4ab/(a^2 4*b^2)]≈[4ab/(a^2 4*b^2)]

(1/6)[4ab/(a^2 4*b^2)]^3 (3/20)[4ab/(a^2 4*b^2)]^5.

arcsin[4ab/(a^2 4*b^2)]

≈4ab*{15(a^2 4b^2)^4 40[(ab(a^ 4b^2)]^2

576(ab)^4}/[15(a^2 4b^2)^5]。代入到弧长表达式得:

L≈a*{15(a^2 4b^2)^4 40[(ab(a^ 4b^2)]^2

576(ab)^4}/[15(a^2 4b^2)^4]。即:

L≈a 8a*(ab)^2[5(a^2 4b^2)^2 72(ab)^2]/[15(a^2 4b^2)^4].

代入数值计算,得:L≈

5 40*5^2[5(5^2 4*1^2)^2 72*5^2]/[15*(5^2 4*1^2)^4],

即:L≈5.57。

结语:

​可见两种计算方法,都是弦长增量计算法,都存在一定的误差。

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