Enunciado

Reparametrizar pelo comprimento de arco as seguintes curvas:

r → t = ( 3 t - 1 ,   t + 2 )

Passo 1

Galera, vamos relembrar o que é essa função comprimento de arco? Ela é uma que dá exatamente o que o nome indica: o comprimento da função! E o melhor, a gente pode usar pra calcular esse tamanho no intervalo que quisermos. Essa função vai ser escrita assim:

s t = ∫ a t r ' → t * d t *

O que a gente vai fazer então é derivar a função r → ( t ) que o enunciado der, calcular o módulo dessa derivada, e depois integrar no intervalo que queremos. Até aí calculamos s ( t ) . Depois disso, encontramos a inversa dessa função, t ( s ) , e aí a nossa função reparametrizada vai ser h → s = r → ( t s ) , aí fechou.

Passo 2

Pra derivar a função r → ( t ) , a gente vai derivar cada uma das suas componentes. Não esquece da regra da cadeia, hein!

r → t = ( 3 t - 1 ,   t + 2 )

Derivando,

r ' → t = 3 ,   1

Passo 3

Beleza, já tá derivado, então é hora de partir pro módulo dessa derivada!

r ' → t 2 = 3 2 + 1 2

r ' → t 2 = 10

Portanto, o módulo vai ficar:

r ' → t = 10

Passo 4

Agora só falta integrar! Como não temos nenhuma restrição, os nossos limites de integração vão ser 0 e t .

s t = ∫ 0 t 10 d t *

Integrando:

s t = 10 t * 0 t

Substituindo os limites de integração:

s t = 10 t

Passo 5

Agora temos que achar a função inversa, t ( s ) . É assim: nós temos s em função de t , certo?

s = 10 t

Pra encontrar a inversa, a gente só precisa isolar o t em função de s :

t = s 10

Passo 6

Prontinho, agora é só substituir a função t ( s ) na expressão de r → ( t ) .

r → t = ( 3 t - 1 ,   t + 2 )

h → s = r → t ( s ) = 3 s 10 - 1 , s 10 + 2

Resposta

3 s 10 - 1 , s 10 + 2

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