CurvG
经典直角坐标曲线

半立方抛物线Semicubical parabola

y² = ax³,带尖点的曲线:除直线外第一条求出精确弧长的代数曲线(Neile,1657 年)。

调节参数

导出

公式与关键数值

直角坐标方程
y2=ax3y^2 = ax^3
参数方程
x=t2x = t^2
y=a t3y = \sqrt a\,t^3
弧长 · 从尖点到 x
L=827a[(1+9ax4)3/2−1]L = \frac{8}{27a}\left[\left(1 + \frac{9ax}{4}\right)^{3/2} - 1\right]

a 决定两支从原点尖点升起的陡峭程度。

讲解视频

把半立方抛物线做成讲解视频

带着图中的参数打开视频模板。片中每个数都在渲染前算好,可选横屏或竖屏。

开始制作

01 · 定义

什么是半立方抛物线?

1657 年,William Neile 求出了 y² = ax³ 一段弧的精确长度。当时不少数学家认为曲线的长度不能用代数式表示,这个结果让他们吃惊:答案只需要幂和根式。

曲线在原点有一个尖点,两支在那里都与 x 轴相切。它在很多地方出现:它是抛物线的渐屈线;它也是莱布尼茨 1687 年挑战题中的"等时降线",物体沿它下落时竖直方向的速度保持不变。

02 · 性质

关键性质

  1. 原点处有尖点,两支都与 x 轴相切。
  2. 从尖点到 x 的弧长:(8/27a)[(1 + 9ax/4)^(3/2) − 1]。
  3. 参数式 x = t²,y = √a·t³。
  4. 抛物线的渐屈线是半立方抛物线。
  5. 莱布尼茨等时降线问题(1687)的解。

03 · 问答

关于半立方抛物线的常见问题

半立方抛物线的方程是什么?
直角坐标方程:y^2 = ax^3;参数方程:x = t^2,y = √ a t^3。a 决定两支从原点尖点升起的陡峭程度。
半立方抛物线的弧长是多少?
弧长(从尖点到 x):L = (8/27a)[(1 + 9ax/4)^(3/2) - 1]。a 决定两支从原点尖点升起的陡峭程度。

04 · 继续探索