Вычислить длину дуги кривой: y=x^2 - 1, отсеченной осью Ox

Чтобы вычислить длину дуги кривой, отсеченной осью Ox, мы можем использовать формулу для вычисления длины дуги кривой в декартовых координатах. Формула имеет вид: L = ∫[a, b] sqrt(1 + (dy/dx)^2) dx, где ∫[a, b] обозначает интеграл по переменной x в диапазоне от a до b, dy/dx - производная функции y(x) по x. Давайте применим эту формулу к нашему уравнению y = x^2 - 1. Сначала найдем производную dy/dx. dy/dx = d/dx (x^2 - 1) = 2x. Теперь подставим найденную производную в формулу для вычисления длины дуги: L = ∫[a, b] sqrt(1 + (2x)^2) dx. Мы знаем, что данное уравнение описывает всю кривую, поэтому мы должны взять интеграл от всего диапазона, где кривая определена. Однако, чтобы проще провести вычисления, давайте вместо этого выберем некоторый отрезок нашей кривой, например, от x = 0 до x = c, где c является некоторым положительным числом. Затем, после вычисления интеграла, мы сможем использовать пределы от 0 до бесконечности, предполагая, что длина дуги кривой будет стремиться к бесконечности. Теперь давайте возьмем интеграл от нашей функции sqrt(1 + (2x)^2) по переменной x: L = ∫[0, c] sqrt(1 + (2x)^2) dx. Мы можем упростить это выражение, используя тригонометрическую подстановку. Пусть 2x = tan(t), где t - угол, для которого тангенс равен 2x. Тогда dx = 1/2 sec^2(t) dt. Подставим это в интеграл: L = ∫[0, c] sqrt(1 + tan^2(t)) (1/2 sec^2(t)) dt. Мы можем упростить sqrt(1 + tan^2(t)) с использованием тригонометрической тождества: 1 + tan^2(t) = sec^2(t). Таким образом, мы получаем: L = ∫[0, c] sqrt(sec^2(t)) (1/2 sec^2(t)) dt. Упрощая это выражение, получим: L = ∫[0, c] (1/2) dt = (1/2) * t ∣[0, c] = (1/2) (c - 0) = c/2. Таким образом, длина дуги кривой y = x^2 - 1, отсеченной осью Ox на интервале от x = 0 до x = c, равна c/2. Если вместо конечного интервала мы возьмем предел от 0 до бесконечности, то длина дуги кривой будет бесконечной.