Сегмент плоской кривой — плоская (обычно выпуклая) фигура, заключённая между кривой и её хордой.

Наиболее простой и распространённый пример сегмента плоской кривой: сегмент круга.

Характеристики Основные характеристики сегмента кривой — его ширина, высота, площадь и длина границы.

Сегмент круга

Длина хорды сегмента круга радиуса и высоты вычисляется по теореме Пифагора:

Площадь сегмента круга радиуса опирающегося на центральный угол (в радианах):

Сегмент параболы

Архимед в III веке доказал, что площадь сегмента параболы, отсекаемого от неё прямой, составляет 4/3 от площади вписанного в этот сегмент треугольника (см. рисунок).

Сегмент эллипса

Пусть эллипс задан каноническим уравнением:

Площадь сегмента между дугой, выпуклой влево, и вертикальной хордой, проходящей через точку с абсциссой можно определить по формуле:

Другие виды плоских сегментов Задача нахождения площади и длины дуги произвольного сегмента требует применения методов интегрального исчисления, которое исторически было создано именно для этой цели.

Площадь

Для вычисления площади сегмента чаще всего удобно выбрать соответствующую хорду кривой в качестве оси абсцисс. Тогда площадь сегмента, то есть площадь под кривой , пересекающей ось абсцисс в точках a и b, равна:

Например, площадь под первой аркой синусоиды вычисляется как интеграл:

Другой пример: площадь сегмента (арки) циклоиды, порождённой кругом радиуса равна то есть втрое больше площади порождающего круга.

Длина дуги Длина произвольной кривой, в том числе дуги сегмента, вычисляется по формуле

Например, для вычисления длины первой арки синусоиды необходимо вычислить нормальный эллиптический интеграл Лежандра 2-го рода, который не берётся явно. Поэтому для вычисления подобных интегралов сегодня обычно сразу используют численное интегрирование.

Примечания

Литература

Категория:Планиметрия Категория:Кривые