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二维空间下Lp球的周长公式是什么?

卡儿
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好的,我们来推导一下二维空间下 L^p 球的周长公式。我们主要考虑的是 L^p 球的边界,这个边界在二维空间中是由满足以下方程的点构成:

 |x_1|^p + |x_2|^p = 1

这定义了一个 L^p 球的边界,接下来我们需要计算这个边界的周长。

1. 极坐标表示

首先,我们用极坐标来表示二维平面上的点。二维极坐标系统中,一个点 (x_1, x_2) 可以表示为:

 x_1 = r \cos(\theta), \quad x_2 = r \sin(\theta)

其中 r 是点到原点的距离, \theta 是点的极角。对于 L^p 球的边界,满足:

 |x_1|^p + |x_2|^p = 1

将 x_1 = r \cos(\theta) 和 x_2 = r \sin(\theta) 代入,得到:

 r^p \left( |\cos(\theta)|^p + |\sin(\theta)|^p \right) = 1

因此, r 作为边界的距离,可以解得:

 r = \left( |\cos(\theta)|^p + |\sin(\theta)|^p \right)^{-1/p}

这表示在极坐标下,点的距离 r 随角度 \theta 变化。

2. 周长的计算

周长 C 可以通过计算边界的弧长来得到。弧长公式为:

 C = \int_0^{2\pi} \left| \frac{d}{d\theta} r(\theta) \right| d\theta

其中 r(\theta) 是 L^p 球的半径,已知为:

 r(\theta) = \left( |\cos(\theta)|^p + |\sin(\theta)|^p \right)^{-1/p}

我们需要求导 r(\theta) 对 \theta 的导数。首先计算 \frac{d}{d\t

甚远
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