Vectoren, vraagstuk 54

Een astroïde is een kromme met parametrisering:
Waarbij a > 0 een constante is.
  1. Maak een tekening van een astroïde.
  2. Ga na in welke punten de astroïde niet regulier is.
  3. Bereken de booglengte voor het gedeelte waarvoor:
  1. Maak een tekening van een astroïde.

    Een astroïde ziet er zo uit:

    De grafiek van f (x) = a cos3 (±π/2 − arccos (x/a)1/3) voor a = 6
    Het bovenstaande plaatje is met Excel gemaakt en daarvoor moet je de functie eerst omschrijven naar y als functie van x. Gelukkig bestaat er ook Python, en dan kun je rechtstreeks de parametervergelijking plotten:

    De grafiek van r (t) = (x = a cos3 t, y = a sin3 t) voor a = 6
  2. Ga na in welke punten de astroïde niet regulier is.

    Hiervoor bepaal ik de afgeleide van deze kromme:
    Zowel de afgeleide van x als de afgeleide van y wordt nul wanneer:
    Of:
    Oftewel, in de punten (a, 0), (0, a), (−a, 0) en (0, −a) is de kromme niet regulier.
  3. Bereken de booglengte voor het gedeelte waarvoor:
    De afgeleide, die we reeds bepaald hebben, maakt het ons mogelijk om de booglengte te berekenen: