(a) 곡선은
r(θ)=x(θ)^+y(θ)^
이고 x(θ)=r(θ)cosθ, y(θ)=r(θ)sinθ,
θ1≤θ≤θ2 이다.
이 곡선 위에서
v(θ)=dθdr(θ)⟹dθds(θ)=x′(θ)^+y′(θ)^=[r′(θ)cosθ−r(θ)sinθ]^+[r′(θ)sinθ+r(θ)cosθ]^=[r′(θ)cosθ−r(θ)sinθ]2+[r′(θ)sinθ+r(θ)cosθ]2=r′(θ)2+r(θ)2
따라서
∫Cf(x,y)ds=∫θ1θ2f(x(θ),y(θ))dθdsdθ=∫θ1θ2f(r(θ)cosθ,r(θ)sinθ)r(θ)2+(dθdr(θ))2dθ
이다.
(b)
이 경우 f(x,y)=1, r(θ)=1+cosθ, θ1=0, θ2=2π 이므로
∫Cds=∫02π[1+cosθ]2+[−sinθ]2dθ=∫02π2(1+cosθ)dθ=∫02π4cos22θdθ=2∫02πcos2θdθ=4∫0πcos2θ dθ=8sin2θ0π=8
이다.
원본 교재 풀이(영어)
(a) The curve is
r(θ)=x(θ)^+y(θ)^
with x(θ)=r(θ)cosθ, y(θ)=r(θ)sinθ
and θ1≤θ≤θ2.
On this curve
v(θ)=dθdr(θ)⟹dθds(θ)=x′(θ)^+y′(θ)^=[r′(θ)cosθ−r(θ)sinθ]^+[r′(θ)sinθ+r(θ)cosθ]^=[r′(θ)cosθ−r(θ)sinθ]2+[r′(θ)sinθ+r(θ)cosθ]2=r′(θ)2+r(θ)2
Hence
∫Cf(x,y)ds=∫θ1θ2f(x(θ),y(θ))dθdsdθ=∫θ1θ2f(r(θ)cosθ,r(θ)sinθ)r(θ)2+(dθdr(θ))2dθ
(b)
In this case f(x,y)=1, r(θ)=1+cosθ, θ1=0 and θ2=2π,
∫Cds=∫02π[1+cosθ]2+[−sinθ]2dθ=∫02π2(1+cosθ)dθ=∫02π4cos22θdθ=2∫02πcos2θdθ=4∫0πcos2θ dθ=8sin2θ0π=8