【深度学习导数回顾】滑竿问题--导数求极值--星形线
这里通过滑竿问题来回顾导数和求曲线极值的方法
一个长度为L的木杆,从墙角慢慢滑下,所划过的面积边缘会是一条曲线,这是怎样的曲线呢?
解决了这个问题,即可解决通过拐角的最长木杆长度。
这个问题扩展到3维立体空间后,可以解决一些现实问题,比如一个拐角通道可以通过多长的梯子,
楼梯中可以搬运多长的沙发等等。
这里,我们还是从最基本的滑竿问题看起
很容易写成直线方程
y = -b/a * x + b
a^2 + b^2 = L^2
令 a = L * sin t, b = L * cos t
y =( -cost/sint ) * X + L * cos t
当X为一个固定值时,t为自变量,求y的极大值,假设 X = k * L , 0 < k < 1
即
y = ( -cost/sint ) * k * L + L * cos t
y = L ( ( -cost/sint ) * k + cos t )
f(t) = ( -cost/sint ) * k + cos t
求 f(t)的极大值,这里画出k为0.5的大致图形,可以看出,存在极大值,
这里采用求导的方法来计算出极大值,
取极大值时,曲线对应的导数值为0,有
k * 1/(sin t) ^2 - sin t = 0,
k = (sin t)^3
代入f(t), 可求得
f(t)max = -cost * (sin t) ^2 + cos t = cos t * (-(sin t) ^2 + 1 ) = cos t * (cos t)^2
= (cos t)^3
所以
x = (sin t)^3 * L
y = (cos t)^3 * L
0 < t < π / 2
使用python作图
# coding: utf-8
import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
# 生成数据
t = np.arange(0, 10, 0.01)
#x = np.sin(t) **3
#y = np.cos(t) **3
x = np.sin(t) ** 3
y = np.cos(t) ** 3
# 绘制图形
plt.plot(x, y)
plt.show()
这种曲线有人研究过么?
搜索 数学曲线,发现这种曲线竟然就是 星形线
老伯(努利)在200年前已经研究过了
伯努利:小子,等你200年了