Enunciado
Cálculo - Cálculo Volume 2 - 8ª Edição - James Stewart- Ed: 8º - Capítulo 12.3 - Ex. 63
Utilize as formulas de Frenet-Serret para demonstrar cada um dos seguintes itens. (Aqui as linhas indicam derivadas com relação a . Comece como na demonstração do teorema .)
Passo 1
Olá, tudo bem? Vamos começar?
Sabendo que o vetor tangente é
Então:
E derivando dos dois lados temos, pela regra do produto:
Usando a regra da cadeia na derivada :
E agora utilizando a primeira fórmula de Frenet-Serret ()
Passo 2
Agora vamos calcular . A partir dos valores de e do passo temos:
Utilizando a propriedade distributiva do produto vetorial (CUIDADO COM A ORDEM DOS VETORES!):
Sabendo que e que temos:
Passo 3
Agora vamos pegar o resultado de do passo :
E derivar novamente em relação a . Notem que do primeiro termo do lado direito vão surgir três termos quando fizermos a derivação hein =)
Vamos lá?
Usando a regra da cadeia nas derivadas e :
E agora utilizando a primeira e a segunda fórmula de Frenet-Serret:
E agora agrupando todos os termos com os mesmos vetores unitários:
Demonstrada a relação =D Vamos para o último item?
Passo 4
Com os resultados dos itens e podemos fazer o produto escalar entre :
Sabendo que os vetores são ortogonais entre si, então e e também , então o produto escalar fica:
E o valor de é:
Agora podemos substituir os valores na expressão que queremos demonstrar:
Resposta
Ei, a resposta está no passo a passo :)