-
-
-
ลองสมมุติว่าผมมีฟังก์ชันของ x กับ y, f ของ x กับ y
-
เท่ากับ x บวก y กำลังสอง
-
หากผมพยายามวาดมัน, ลองดูว่าผมจะ
-
ลองทำดี ๆ ได้ไหม
-
นั่นคือแกน y ผม -- ผมจะทำแบบให้เห็นความลึกตรงนี้
-
-- นี่คือแกน x ผม -- ผมวาดแกนลบ x กับ y
-
ทำให้มันอยู่ในทิศนั้น -- นี่คือแกน x ผมตรงนี้
-
และหากผมวาดกราฟนี่เมื่อ y เท่ากับ 0, มันก็
-
แค่ -- ขอผมวาดด้วยสีเหลืองนะ -- ก็จะเป็น
-
เส้นตรงที่ออกมาเป็นแบบนี้
-
แล้วจากค่าที่กำหนด, เราจะ
-
ได้พาราโบลาใน y
-
y จะออกมาเป็นแบบนี้
-
ผมจะทำมันในจตุภาคแรกนะ
-
มันจะออกมาเป็นแบบนี้
-
-
-
ที่จริงแล้ว, เมื่อคุณไปยังลบ y, คุณ
-
จะได้เห็นอีกข้างนึงของพาราโบลา, แต่ผมไม่
-
กังวลถึงมันนัก
-
ดังนั้นคุณจะได้ผิวนี้
-
มันจะออกมาเป็นแบบนั้น
-
บางทีผมอาจพยายามวาดมันอีกที
-
แต่นี่คือเพดานที่เราต้องเกี่ยวข้องอีก
-
แล้วผมจะกำหนดเส้นทางในระนาบ xy
-
ผมจะเริ่มจากจุด 2 ลูกน้ำ 0. x เท่ากับ
-
2, y คือ 0
-
และผมจะเดินทาง, อย่างที่ผมทำในวิดีโอที่แล้ว,
-
ผมจะเดินทางไปตามวงกลม, แต่ครั้งนี้
-
วงกลมจะมีรัศมีเท่ากับ 2
-
เคลื่อนไปทวนเข็มนาฬิกาตามวงกลมนั้น
-
นี่คือระนาบ xy, แค่ให้เห็น
-
ภาพอย่างถูกต้อง
-
ดังนั้นนี่ตรงนี้คือจุด 0,2
-
และผมจะกลับมาอยู่ตามแกน y
-
นี่คือเส้นทางผม, ผมจะกลับตาม y
-
แล้วผมก็มาดูทางซ้ายนี่, แล้วผมจะกลับ
-
ทางซ้ายอีกทีตรงนี้ และกลับมาอยู่ตามแกน x
-
-
-
ผมวาดมันด้วยสีเขียวสองเชดนี้
-
นั่นคือเส้นระดับของผม
-
และที่ผมอยากทำ คือ ผมอยากหาค่าพื้นที่ผิว
-
ของโครงสร้างเล็ก ๆ นี่ จะเป็นหลังคา f ของ
-
x y เท่ากับ x บวก y กำลังสอง, และผมอยากหา
-
พื้นที่ผิวของกำแพงนี่
-
ดังนั้นผมจะได้กำแพงนี้ตรงนี้, โดยฐานคือแกน x
-
แล้วคุณจะได้กำแพงนี่, ซึ่งอยู่ตามเส้นโค้ง,
-
มันจะดูเหมือนกับกำแพงตลก ๆ
-
บนเส้นโค้งตรงนี้
-
ผมจะพยายามให้ดีที่สุดนะ -- มันจะ
-
โค้งขึ้นไปแบบนั้น แล้วก็ตามแกน y
-
-
-
มันจะออกมาเป็นกำแพงครึ่งพาราโบลาตรงนั้น
-
ผมจะทำกำแพงด้านหลังตามแนวแกน y
-
ผมจะทำนั่นด้วยสีส้ม, ผมจะใช้สีบานเย็นนะ
-
นั่นคือกำแพงหลังตามแนวแกน y
-
แล้วคุณก็มีกำแพงด้านหน้าตามแนวแกน x
-
แล้วคุณก็ได้ม่านหรือกำแพงโค้งประหลาดนี่ -- วาด
-
ด้วยสีฟ้า -- ที่ไปตามแนวเส้นโค้งนี่ตรงนี้, ส่วนนี้
-
ของวงกลมรัศมี 2
-
หวังว่าคุณคงเข้าใจภาพนะ
-
มันยากกว่าหน่อย, ผมไม่ได้ใช้โปรแกรมวาด
-
กราฟในคราวนี้
-
แต่ผมอยากหาพื้นที่ผิว, พื้นที่
-
ผิวรวมของกำแพงทั้งสามนี่
-
และด้วยสัญลักษณ์ง่าย ๆ เราบอกได้ว่า, พื้นที่
-
ผิวของกำแพงพวกนั้น -- ของกำแพงนี่บวก กำแพงนั่น บวก
-
กำแพงนั่น -- จะเท่ากับอินทิกรัลเส้นตามแนว
-
เส้นโค้งนี้ -- หรือตามเส้นระดับนี้ -- อย่างไรก็ตาม คุณอยากเรียก
-
มันว่า -- f ของ x y -- โดยมันเท่ากับ x บวก y กำลังสอง -- ds, โดย ds
-
ก็คือความยาวเล็ก ๆ ตามเส้นระดับ
-
และเนื่องจากนี่เป็นรูปปิด, เราจะเรียกมัน
-
ว่าอินทิกรัลเส้นแบบปิด
-
และบางครั้งเราจะเห็นสัญลักษณ์แบบนี้
-
-
-
คุณจะเห็นมันบ่อย ๆ ในหนังสือฟิสิกส์
-
และเราจะยุ่งกับมันอีกบ่อย ๆ
-
เราแค่ใส่วงกลมบนเครื่องหมายอินทิกรัล
-
และที่มันหมายถึงคือว่า เส้นระดับที่เราสนใจ เป็น
-
เส้นระดับเป็นรูปปิด, เราจะกลับมาจุดที่เราเริ่มเสมอ
-
แต่เราจะแก้ปัญหานี้ยังไง?
-
จุดเริ่มต้นที่ดี ก็คือหา
-
เส้นระดับก่อน
-
และเพื่อให้ง่าย, เราจะแบ่งมันเป็นสาม
-
ส่วน แล้วก็หาอินทิกรัลเส้น
-
สามอันนั้น
-
เพราะคุณก็รู้, นี่เป็นเส้นระดับที่ต่อเนื่อง
-
งั้นอันแรกก่อน
-
ลองหาส่วนแรกของเส้นโค้ง โดยเราเคลื่อน
-
ไปตามวงกลมรัศมี 2
-
และนั่นง่ายที่จะสร้างขึ้น หากเรามี x -- ขอผม
-
ทำแต่ละส่วนของเส้นระดับด้วยสีต่าง ๆ กันนะ, งั้นหากผม
-
ใช้สีส้มสำหรับส่วนนี้ของเส้นระดับ -- หากเราบอกว่า x เท่ากับ 2
-
โคไซน์ของ t และ y เท่ากับ 2 ไซน์ของ t และหากเราบอกว่า
-
t -- และนี่ก็แค่การสร้างสิ่งที่เราเห็น
-
ในวิดีโอที่แล้ว -- หากเราบอกว่า t -- และนี่ก็ไปจาก t
-
มากกว่าหรือเท่ากับ 0 และน้อยกว่าหรือเท่ากับ ไพ
-
ส่วน 2-- t ก็จะเป็นมุมที่
-
เราเคลื่อนที่ไปตามเส้นโค้งตรงนี้
-
นี่จะบรรยายเส้นทางนี้
-
และหาก คุณก็รู้, วิธีที่ผมสร้างนี่ขึ้นอาจจะชวนงง
-
ไปหน่อย, คุณอาจต้องกลับไปทบทวนวิดีโอ
-
เรื่องสมการพาราเมทริกสักหน่อย
-
นี่ก็คือส่วนแรกของเส้นทางเรา
-
งั้นหากเราอยากหาพื้นที่ผิวของกำแพงนั่น
-
ตรงนี้, เรารู้ว่าเราจะต้องหา
-
dx, dt และ dy, dt
-
งั้นลองเอานั่นออกไปก่อนตอนนี้
-
งั้นหากเราบอกว่า dx, dt เท่ากับ ลบ 2, ไซน์ของ t,
-
dy, dy จะเท่ากับ 2 โคไซน์ของ t, แค่อนุพันธ์
-
ของพวกนี้
-
เราเห็นมันมาก่อนหลายทีแล้ว
-
ดังนั้นหากเราอยากได้พื้นที่ผิวของกำแพงสีส้ม, เราก็
-
หาอินทิกรัล -- และหากนี่ทำให้คุณงง, มันมี
-
วิดีโอสองอันก่อนหน้านี่ โดยเราสร้างสูตรนี้ขึ้น
-
-- แต่เราสามารถหาอินทิกรัลจาก t เท่ากับ 0
-
ถึง ไพ ส่วน 2 ฟังก์ชันของ x บวก y กำลังสอง
-
แล้วคูณ ds
-
ดังนั้น x บวก y กำลังสอง จะได้ความสูงของ
-
แท่งเล็ก ๆ แต่ละแท่ง
-
แล้วเราอยากได้ความกว้างของแต่ละแท่ง.
-
ซึ่งก็คือ ds, แต่เรารู้ว่าเราสามารถเขียน ds ใหม่ เป็น
-
สแควร์รูท -- ขอที่ผมหน่อยนะ -- ของ dx
-
ของอนุพันธ์ของ x เทียบกับ t กำลังสอง -- โดยนั่นคือ ลบ 2
-
ไซน์ของ t กำลังสอง -- บวกอนุพันธ์ของ y
-
เทียบกับ t กำลังสอง, dt
-
นี่จะให้ส่วนสีส้มกับเรา, แล้วเราก็ไปคิดถึง
-
กำแพงอีกสองอันได้
-
แล้วเราจะจัดรูปนี่ยังไง?
-
ทีนี้, นี่จะเท่ากับอินทิกรัลจาก 0 ถึง ไพ
-
ส่วน 2 ของ x บวก y กำลังสอง
-
และที่จริง, ขอผมเขียนทุกอย่างในรูปของ t นะ
-
x จะเท่ากับ 2 โคไซน์ของ t
-
งั้นขอผมเขียนลงไปนะ
-
มันก็คือ 2 โคไซน์ของ t บวก y, ซึ่งก็คือ 2 ไซน์ของ t, แล้วเราก็
-
ยกกำลังสองทุกตัว
-
แล้วทั้งหมดนั้นคูณรากอันนี้
-
ตอนนี้มันดุเหมือนแอนติเดริเวทีฟหรืออินทิกรัลที่ยากมาก
-
แต่เราจะพบว่ามันไม่แย่นัก
-
นี่จะเท่ากับ 4 ไซน์กำลังสองของ t บวก
-
4 โคไซน์กำลังสองของ t
-
เราสามารถดึง 4 ออกมา
-
ผมไม่อยากลืม dt
-
นี่ตรงนี้ -- ขอผมจัดรูปพจน์นี้ จะได้
-
ไม่ต้องเขียนมันใหม่อีก
-
นั่นก็เหมือนกับสแควร์รูทของ 4 คูณ
-
ไซน์กำลังสองของ t บวก โคไซน์กำลังสองของ t
-
เรารู้ว่ามันคืออะไร, นั่นก็แค่ 1
-
ทั้งหมดนี่ก็คือจัดรูปเป็นสแควร์
-
รูทของ 4, ได้เท่ากับ 2
-
ดังนั้นพจน์นี้ทั้งหมดลดรูปเหลือ 2, ซึ่งดีต่อ
-
การหาแอนติเดริเวทีฟของเรา
-
นั่นหมายความว่ามันทำให้ทุกอย่างง่ายขึ้นเยอะ
-
ทั้งหมดนี่ตรงนี้ลดรูปลงเหลือ -- ผมจะทำมันตรงนี้นะ
-
ผมไม่อยากเปลืองที่นัก, ผมเหลือกำแพงอีกสองอัน
-
ที่ต้องหา -- อินทิกรัลจาก t เท่ากับ 0 ถึง ไพ ส่วน 2
-
ผมอยากให้ทุกอย่างชัดเจนจริง ๆ
-
ผมแค่เหลือการตั้งพาราเมทริกที่ง่ายที่สุด
-
เท่าที่จะทำได้สำหรับ x กับ y
-
แต่ผมสามารถเลือกตั้งพาราเมทริกแบบอื่นก็ได้, แต่
-
ผมก็ต้องเปลี่ยน t ไปด้วย
-
ดังนั้นตราบใดที่คุณทำที่คุณตั้งตามเดิมไปเรื่อย ๆ, มัน
-
ควรจะได้คำตอบออกมา
-
มันไม่ได้มีวิธีตั้งพาราเมทริกแบบเดียวสำหรับเส้นโค้งนี่
-
มันประมาณว่าขึ้นกับคุณอยากเคลื่อนที่เร็วแค่ไหน
-
ตามเส้นโค้งนั่น
-
ลองดูวิดีโอเรื่องฟังก์ชันพาราเมทริก หากคุณอยาก
-
เข้าใจให้ลึกซึ้งขึ้นนะ
-
เอาล่ะ, พจน์นี้ลดรูปลง
-
เราได้ 2 ตรงนี้, 2 คูณโคไซน์ของ t, นั่น
-
คือ 4 โคไซน์ของ t
-
แล้วตรงนี้ เราได้ 2 ไซน์กำลังสอง ไซน์ของ t กำลังสอง
-
นั่นก็คือ 4 ไซน์กำลังสองของ t
-
-
-
แล้วเราต้องคูณนี่ด้วย 2 อีกที, นั่นเลย
-
ให้เรา 8
-
8 คูณไซน์กำลังสองของ t, dt
-
แล้วคุณก็รู้, ไซน์กำลังสองของ t, นั่นดูเหมือน
-
ยากในการหาแอนติเดริเวทีฟ, แต่เราก็จำได้
-
ว่าไซน์กำลังสองของ, ที่จริงอะไรก็ได้ -- เราอาจบอกว่า
-
ไซน์กำลังสองของ u เท่ากับ 1/2 ครึ่งนึงคูณ 1
-
ลบ โคไซน์ของ 2u
-
เราก็เอาสมบัตินี้มาใช้ได้
-
ผมจะใช้ t ตรงนี้, ไซน์กำลังสองของ t เท่ากับ 1/2
-
คูณ 1 ลบโคไซน์ของ 2t
-
ขอผมเขียนมันใหม่แบบนี้ เพราะนั่นจะช่วยให้
-
อินทิกรัลแก้ง่ายขึ้นเยอะ
-
งั้นเราจะได้อินทิกรัลจาก 0 ถึง ไพ ส่วน 2 -- และที่จริงผม
-
สามารถแบ่งมัน, ผมไม่แบ่งดีกว่า -- ของ 4 โคไซน์ของ
-
t บวก 8 คูณสิ่งนี้
-
8 คูณสิ่งนี้, นี่ก็เหมือนกับ
-
ไซน์กำลังสองของ t
-
ดังนั้น 8 คูณนี่ -- 8 คูณ 1/2 ได้ 4 -- 4 คูณ 1 ลบโคไซน์
-
ของ 2t -- แค่ใช้สมบัติตรีโกณฯ ตรงนี้ -- แล้ว
-
ทั้งหมดนั่น dt
-
ตอนนี้นี่ควรหาแอนติเดริเวทีฟได้
-
ง่าย ๆ แล้ว
-
ลองหามันดู
-
แอนติเดริเวทีฟของอันนี้ คือ แอนติเดริเวทีฟของโคไซน์
-
ของ t, นั่นก็คือ ไซน์ของ t
-
อนุพันธ์ของไซน์ คือ โคไซน์
-
นี่ก็จะเป็น 4 ไซน์ของ t -- สเกลาร์ไม่ได้ส่งผล
-
อะไร -- แล้ว, ผมจะกระจาย 4 เข้าไปนะ
-
งั้นนี่ก็คือ 4 คูณ 1 ซึ่งก็คือ 4 คูณ 4 โคไซน์ของ 2t
-
แอนติเดริเวทีฟของ 4 คือ 4t -- บวก 4t-- แล้ว
-
แอนติเดริเวทีฟของ ลบ 4 โคไซน์ของ 2t ล่ะ?
-
ลองดูว่ามันใช่ ไซน์ของ 2t หรือเปล่า
-
--
-
อนุพันธ์ของไซน์ของ 2t คือ 2 โคไซน์ของ 2t
-
เราจะต้องมีเครื่องหมายลบตรงนี้, และใส่ 2
-
ตรงนี้, แล้วนี่ควรจะใช้ได้แล้ว
-
อนุพันธ์ของ ลบ 2 ไซน์ของ t คืออะไร?
-
ลองหาอนุพันธ์ของ 2 ข้างใน คูณ
-
ลบ 2 ได้ ลบ 4
-
ดังนั้นอนุพันธ์ของ ไซน์ของ 2t เทียบกับ
-
2t คือ โคไซน์ของ 2t
-
แล้วเราก็ได้แล้ว, เราหาแอนติเดริเวทีฟได้แล้ว
-
ทีนี้เราก็แทนค่ามันจาก 0 ถึง ไพ ส่วน 2
-
-
-
แล้วเราได้อะไร?
-
เราได้ 4 ไซน์ -- ขอผมเขียนนี่ลงไปนะ, ผมไม่อยาก
-
ข้ามขั้นเกินไป -- ไซน์ของ ไพ ส่วน 2 บวก 4 คูณ ไพ ส่วน 2 --
-
นั่นก็แค่ 2 ไพ ลบ 2 ไซน์ของ 2 คูณ ไพ ส่วน 2 ไซน์ของ
-
ไพ, แล้วทั้งหมดนั่นลบด้วยอันนี้แทนค่าที่ 0
-
นั่นก็ตรงไปตรงมาเพราะ
-
ไซน์ของ 0 เท่ากับ 0
-
4 คูณ 0 ได้ 0, และ ไซน์ของ 2 คูณ 0, นั่นก็ 0
-
ดังนั้นทุกอย่างที่มี 0 ออกมาสวยงาม
-
แล้วเราได้อะไรตรงนี้
-
ไซน์ของไพ ส่วน 2 -- คิดในใจ, ผมว่าคือ ไซน์ของ 90 องศา
-
เหมือนกัน -- ได้ 1
-
แล้วไซน์ของ ไพ เท่ากับ 0, นั่นคือ 180 องศา
-
งั้นทั้งหมดนี่จะตัดไป
-
เราเลยเหลือ 4 บวก 2 ไพ
-
ดังนั้นอย่างที่เห็น เราสามารถหาพื้นที่ของ
-
กำแพงโค้งอันแรกตรงนี้ได้แล้ว, และพูดตามตรง, นั่น
-
คือส่วนที่ยากที่สุด
-
ตอนนี้จะลองหาพื้นที่ของเส้นโค้งนี้ดู
-
และคุณจะพบว่า เส้นโค้งที่เหลือนี้
-
แล่นไปตามแกนต่าง ๆ นั่นง่ายกว่า
-
มาก ๆ, แต่เราใช้การตั้งพาราเมทริก
-
อันอื่นแทน
-
งั้นหากเราเอาเส้นโค้งนี้ตรงนี้มา, ลองหา
-
การตั้งพาราเมทริกสำหรับอันนั้น
-
คุณรู้ไหม?
-
ขอผมทำต่อในวิดีโอหน้านะ เพราะผมเพิ่งรู้ตัว
-
ว่าผมใช้เวลานานเกินไปแล้ว
-
ผมจะทำกำแพงอีกสองอัน แล้วเราจะรวมมันเข้าด้วยกันอีกที