Wzory i definicje Krzywiznę krzywej płaskiej definiuje się jako:

Natomiast krzywiznę ze znakiem:

gdzie jest kątem pomiędzy stycznymi do krzywej na końcach łuku, a długością tego łuku.

Krzywizna okręgu jest w każdym punkcie jednakowa i równa odwrotności jego promienia.

Wzory na krzywiznę w punkcie są następujące: Dla krzywej określonej funkcją w układzie kartezjańskim:

Dla krzywej określonej parametrycznie w układzie kartezjańskim:

Dla krzywej określonej funkcją w układzie biegunowym:

Promieniem krzywizny krzywej w danym punkcie nazywana jest odwrotność jej krzywizny w tym punkcie, obliczonym jednym ze wzorów podanych powyżej:

Środkiem krzywizny krzywej w danym punkcie nazywany jest punkt leżący na normalnej do krzywej w punkcie po stronie jej wklęsłości w odległości od równej promieniowi krzywizny.

Wzory na współrzędne środka krzywizny w punkcie krzywej są następujące: Dla krzywej o równaniu

Dla krzywej o równaniach

Dowód thumb Krzywizna krzywej w punkcie jest równa granicy ilorazu kąta pomiędzy stycznymi poprowadzonymi w punktach i a długością łuku między a gdy

Kąt można inaczej zapisać jako różnicę kątów pomiędzy stycznymi:

Natomiast długość łuku jako całkę oznaczoną:

Wtedy, zważając na to, że

Ponieważ mamy do czynienia z wyrażeniem nieoznaczonym stosowana jest reguła de l’Hospitala:

Pochodna jest równa natomiast korzystając z podstawowego twierdzenia rachunku całkowego:

Dla funkcji uwikłanej zamienia się na , przez co wzór przyjmuje następującą postać:

Jest wtedy jednak zależny zarówno od jak i

Podobny tok rozumowania występuje dla krzywych parametrycznych.

Inny dowód Krzywa dana w sposób jawny thumb|350px|Promień krzywizny krzywej

Dana jest krzywa płaskaFranciszek Leja, Geometria analityczna, Państwowe Wydawnictwo Naukowe, Warszawa 1954. o równaniu i ciągłych pochodnych Na krzywej wyróżnimy dwa jej punkty i Styczne do krzywej poprowadzone w tych punktach opisane są równaniami

Proste prostopadłe do tych stycznych w punktach zwane normalnymi, otrzymać można, zmieniając wartości współczynników kierunkowych w równaniach

Punkt w którym przecinają się te normalne, otrzymać można, rozwiązując układ równań

gdzie:

Dzieli się następnie licznik i mianownik przez i po przejściu do granicy (punkt zmierza do punktu ) otrzymane zostan proste wzory dla współrzędnych środka krzywizny krzywej w punkcie

gdzie:

Promień krzywizny krzywej otrzymać można z równania

Krzywa opisana parametrycznie Przez dwa punkty krzywej opisanej równaniami przechodzi sieczna dana równaniem lub

Dzieląc licznik i mianownik przez i przechodząc do granicy otrzymuje się

gdzie są pochodnymi względem parametru liczonymi w punkcie

Przez punkty prowadzi się dwie normalne o równaniach

Rozwiązaniem tych równań są współrzędne punktu w którym przecinają się proste normalne

gdzie:

Licznik i mianownik ułamka dzieli się przez i po przejściu do granicy otrzymane zostaną współrzędne środka krzywizny krzywej w jej punkcie

Promień krzywizny równy jest odległości punktów i

Krzywa jako funkcja uwikłana Dana jest krzywa o równaniu gdzie jest funkcją ciągłą wraz z pochodnymi cząstkowymi dwu pierwszych rzędów w otoczeniu punktu

Jeżeli to w otoczeniu punktu można funkcji nadać postać gdzie i

Równanie stycznej do krzywej przybiera teraz postać

a równania normalnych w punktach

Po wprowadzeniu oznaczeń

rozwiązanie tych równań ma postać

Po przejściu do granicy otrzymane zostaną:

gdzie:

Promień krzywizny wyraża się wzorem

Przykłady Obliczanie krzywizny krzywej Lissajous opisanej równaniami:

Wartości poszczególnych pochodnych:

Krzywizna jako funkcja parametru

W szczególności dla okręgu krzywizna nie zależy od parametru

Natomiast dla elipsy krzywizna zależy od parametru

Uwaga W ogólnym przypadku krzywe Lissajous mają przecięcia (istnieją takie dla których ).

Zobacz też ewoluta ewolwenta łuk zwykły wzory Freneta

Przypisy

Linki zewnętrzne [dostęp 2025-07-21]. [dostęp 2025-07-21]. Osculating circle , Encyclopedia of Mathematics, encyclopediaofmath.org [dostęp 2025-05-28].

Kategoria:Geometria analityczna Kategoria:Parametry krzywych