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Kap. VII. Theorie der ebenen Kurven
Bogens MM l zur Sehne MM i für lim Ax = 0 den Grenzwert
Eins hat. Also kommt:
folglich:
(1)
Der Satz, nach dem der Grenzwert aus dem Verhältnisse des
Bogens zur Sehne gleich Eins ist, wird übrigens im zweiten
Bande unter der Voraussetzung bewiesen werden, daß y = f(x)
in einer Umgebung der betrachteten Stelle x eine stetige Ab
leitung hat. Unter dieser Voraussetzung also stellt (1) die Ab
leitung der Bogenlänge s nach der Abszisse x vor, und zivar ist
dabei, falls s mit x wachsend definiert wird, die Quadratwurzel
positiv. Für das Differential ds der Bogenlänge gilt die Formel:
ds = ydx 2 -f- d\f.
(2)
Man nennt dies Differential auch das Bogenelement.
Wird die Kurve in der Form x = (p(t), y = ip(t) gegeben,
so ist, falls cp(t) und ip(t) in einer Umgebung der betrach
teten Stelle t stetige Differentialquotienten haben, aber Stellen
vermieden werden, wo cp'(t) und ip'(t) beide gleich Null sind
(vgl. Nr. 191):
Da wir es dann jedoch nach Nr. 169 vorziehen, die Kurve im
Sinne wachsender Werte von t zu durchlaufen, rechnen wir
dann s wachsend mit wachsendem t. Infolge davon muß die
Quadratwurzel in (3) positiv gewählt werden. Der Differential
quotient der Bogenlänge hat mithin den Wert
4; »>y «■+«-'(o*
(4)
mit positiver Quadratwurzel.
194. Die Bogenlänge als unabhängige Veränder
liche. Formeln, die sich auf die Theorie der ebenen Kurven
beziehen, werden häufig besonders einfach, wenn die Bogen
länge s als unabhängige Veränderliche gewählt wird.
193, 194J