পর্ব ১১ · সমাকলনের প্রয়োগ
চাপের দৈর্ঘ্য
বক্ররেখার দৈর্ঘ্য — সরল রেখায় আনুমান থেকে সঠিক সূত্র
শেখার লক্ষ্য
- চাপদৈর্ঘ্যের সূত্র πমাণ ও ব্যবহার করতে পারবে।
- dy/dx ও dx/dy উভয় আকারে সূত্র প্রয়োগ করতে পারবে।
- প্যারামেট্রিক ও পোলার সমীকরণের চাপদৈর্ঘ্য জানবে।
পূর্বপ্রয়োজন
সমাকলন সূত্র, চেইন রুল, প্যারামেট্রিক সমীকরণ।
প্রেরণা: অনুমান থেকে নিখুঁত
বক্ররেখার দৈর্ঘ্য কীভাবে মাপব? সরল রেখায় যোগ করে আনুমানিক দৈর্ঘ্য পাওয়া যায়। কিন্তু n → ∞ হলে আনুমানিক দৈর্ঘ্য সঠিক মানে পৌঁছায়।
প্রতিটি ছোট অংশকে hypotenuse হিসেবে ধরলে (Pythagoras):
Δx → 0 হলে:
চাপদৈর্ঘ্যের মূল সূত্র
y = f(x) বক্ররেখার [a, b] ব্যবধানে দৈর্ঘ্য:
x = g(y) হলে: s = ∫꜀ᵈ √(1 + [g′(y)]²) dy
উদাহরণ: y = x^(3/2)
[0, 4] ব্যবধানে:
dy/dx = (3/2)x^(1/2), (dy/dx)² = (9/4)x
প্যারামেট্রিক চাপদৈর্ঘ্য
x = x(t), y = y(t), α ≤ t ≤ β হলে:
এটি (ds/dt)² = (dx/dt)² + (dy/dt)² — Pythagoras-এর বেগের সংস্করণ।
বৃত্তের উদাহরণ: x = r cos t, y = r sin t, 0 ≤ t ≤ 2π:
গড় মান ও ক্যালকুলাসের থিওরেম
চাপদৈর্ঘ্যের সূত্রে √(1 + (f′)²) ফাংশনের গড় মান:
Mean Value Theorem for Integrals অনুসারে, [a, b]-এ কোনো c আছে যেখানে √(1 + [f′(c)]²) = s/(b−a) — অর্থাৎ কোথাও বক্ররেখার 'স্ট্রেচ ফ্যাক্টর' গড় মানের সমান।
এআই-সংযোগ
Bezier curves ও splines-এর arc length নির্ণয় computer graphics-এ অ্যানিমেশন ও ফন্ট রেন্ডারিং-এ প্রয়োজনীয়। Path planning-এ ন্যূনতম দূরত্বের ট্রাজেক্টরি নির্ণয়ে variational calculus (arc length functional-এর সাধারণীকরণ) ব্যবহৃত হয়।
সারসংক্ষেপ
- s = ∫ √(1 + (dy/dx)²) dx — মৌলিক চাপদৈর্ঘ্য সূত্র।
- x = g(y) হলে dy-তে রূপান্তর করো।
- প্যারামেট্রিক: s = ∫ √((dx/dt)² + (dy/dt)²) dt।
- বৃত্ত: s = 2πr — সূত্র যাচাই করে।