Enunciado

Utilize o Teorema 10 para encontrar a curvatura.

r t = t 2 i + t k

Passo 1

Oie, vamos resolver uma atividade de calculo hoje? Veja bem, aqui a gente precisa utilizar do Teorema 10 para encontrar a curvatura da curva parametrizada:

r t = t 2 i + t k

Então vamos olhar quem é o Teorma 10 :

k t = r ' t × r ' ' t r ' t 3

Em que k t é a curvatura da nossa curva.

Veja então que precisamos encontrar as duas derivadas da nossa curva, precisaremos realizar o produto vetorial entre as derivadas e ainda precisaremos encontrar o modulo.

Muita coisa, mas vamos fazer um passo de cada vez.

Passo 2

O primeiro passo é obter a derivada da curva dada. Temos:

r t = t 2 i + t k

Realizando a derivada de cada coordenada:

r ' t = ( 2 t ,   0 ,   1 )

A segunda derivada também precisa ser calculada, então derivamos agora cada coordenada da primeira derivada:

r ' ' t = ( 2 ,   0 ,   0 )

Passo 3

Como a primeira e a segunda derivas já foram calculadas, podemos agora calcular o produto vetorial delas, a gente costuma utilizar o determinante do da seguinte matriz para realizar o produto vetorial:

r ' t × r ' ' t = i j k r x ' r y ' r z ' r x ' ' r y ' ' r z ' '

Substituindo os valores:

r ' t × r ' ' t = i j k 2 t 0 1 2 0 0

Calculando esse determinante a gente encontra:

r ' t × r ' ' t = ( 0 ,   2 ,   0 )

Passo 4

O módulo do vetor tangente r ' ( t ) é:

r ' t = 2 t 2 + 0 + 1

r ' t = 4 t 2 + 1

Já o módulo do produto vetorial calculado no Passo 2, é:

r ' t × r ' ' t = 0 + 2 2 + 0

r ' t × r ' ' t = 2

Passo 5

Substituindo os resultados, obtidos no passo anterior, dentro da fórmula do Teorema 10 obtemos a curvatura da função vetorial dada:

k t = r ' t × r ' ' t r ' t 3

Substituindo o que encontramos:

k t = 2 4 t 2 + 1 3

Temos então:

k t = 2 4 t 2 + 1 3 / 2

Resposta

k t = 2 4 t 2 + 1 3 / 2

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(a) Determine os vetores tangente e normal unitários T t eN ( t ) .(b) Utilize a Fórmula 9 para encontrar a curvatura. r t = ( t 2 ,s e nt - tc o st ,cos ⁡ t + ts e nt ) ,t0
Encontre a curvatura de r t = ( t ,t 2 ,t 3 ) no ponto (1, 1, 1).
Determine a curvatura de r t = ( e t cos ⁡ t ,e t s e nt ,t ) no ponto (1, 0, 0)
(a) Determine os vetores tangente e normal unitários T(t) e N(t).(b) Utilize a Fórmula 9 para encontrar a curvatura. r t = 1 3 t 3 ,t 2 ,2 t
Esboce o gráfico da curva cuja equação vetorial é dada. Indique com setas a direção na qual o parâmetro cresce. r t = t i + t j + c o s c o st k