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
- 参数方程
- 弧长 · 从尖点到 x
a 决定两支从原点尖点升起的陡峭程度。
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
- 原点处有尖点,两支都与 x 轴相切。
- 从尖点到 x 的弧长:(8/27a)[(1 + 9ax/4)^(3/2) − 1]。
- 参数式 x = t²,y = √a·t³。
- 抛物线的渐屈线是半立方抛物线。
- 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