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从一个困惑开始

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关于「l 的方向余弦是什么?」

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掌握方法

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通过将坐标微分 dxdx 和 dydy 表示为弧长微分 dsds 与单位切向量 T⃗\vec{T} 的方向余弦的乘积来实现转换。具体来说,dx=cos⁡α dsdx = \cos \alpha \, ds 且 dy=cos⁡β dsdy = \cos \beta \, ds,其中 α\alpha 和 β\beta 是切向量与 x 轴和 y 轴的夹角。

适用条件:曲线 LL 是光滑或分段光滑的。;T⃗=(cos⁡α,cos⁡β)\vec{T} = (\cos \alpha, \cos \beta) 是曲线上某点的单位切向量。;dsds 是弧长的微分。

理解原因

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反转路径方向会将单位切向量 T⃗\vec{T} 替换为 −T⃗-\vec{T}。这会使方向余弦(cos⁡α\cos \alpha 和 cos⁡β\cos \beta)变号,进而使被积函数 (Pcos⁡α+Qcos⁡β)(P \cos \alpha + Q \cos \beta) 变号。

适用条件:路径 LL 沿反向遍历。;T⃗\vec{T} 是正向的单位切向量。;dsds 是标量弧长元素。

认识概念

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方向向量 l 由其与正 x 轴所成的角度 alpha 进行参数表示。位移分量在 x 方向为 rho*cos(alpha),在 y 方向为 rho*sin(alpha)。

适用条件:方向在 xy 平面中定义。;alpha 是与正 x 轴的夹角。;rho 是位移的大小。