2次元曲線:y = f (x) 上の点A( a, f (a) )における曲率半径 R を求めてみましょう。ただし、f "(a) < 0 とします。
点Aに接する円の中心を ( X, Y ) とすると、その円の方程式は次の式で表されます。
( x−X )2 + ( y−Y )2 = R2 ・・・ @
※ ただし、f "(a) < 0 より、 a > X かつ f (a) > Y
@ より、


A の式を次のように置き換えます。

すると、次の式たちが成り立ちます。
F (a) = f (a) ・・・ C
F '(a) = f '(a) ・・・ D
F "(a) = f "(a) ・・・ E
@ の両辺を x で微分して、
2 ( x−X ) + 2 ( y−Y ) dy/dx = 0
よって、
( x−X ) + ( y−Y ) F '(x) = 0 ・・・ F
F の両辺を x で微分して、
1 + F '(x)2 + ( y−Y ) F "(x) = 0 ・・・ G
G の式は ( x, y ) = ( a, f (a) ) のとき成り立つので、
1 + F '(a)2 + ( f (a)−Y ) F "(a) = 0 ・・・ H
D と E を H に代入すると、
1 + f '(a)2 + ( f (a)−Y ) f "(a) = 0 ・・・ I
よって、

F の式は ( x, y ) = ( a, f (a) ) のとき成り立つので、
( a−X ) + ( f (a)−Y ) F '(a) = 0 ・・・ K
D を K に代入すると、
( a−X ) + ( f (a)−Y ) f '(a) = 0 ・・・ N
J を N に代入して、

@ の式は ( x, y ) = ( a, f (a) ) のとき成り立つので、
( a−X )2 + ( f (a)−Y )2 = R2 ・・・ P
J と O を P に代入して、

Q が 求めていた 2次元曲線:y = f (x) 上の点A( a, f (a) )における曲率半径です。
例えば、2次元曲線:y = sin x 上の点A( π/2, 1 )における曲率半径 ( R ) は次のようになります。

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