Если плоская кривая отнесена к прямоугольной системе координат и задана уравнением
, или
или параметрическими уравнениями
, то дифференциал
длины ее дуги, рис. 1, выражается формулой

а длина дуги
определяется формулой

Рис. 1
Если плоская кривая отнесена к полярной системе координат и задана уравнением
(рис. 2), то


Рис. 2
Пример 1. Вычислить длину дуги:
1) полукубической параболы
между точками
и
;
2) одной арки циклоиды
;
3) кривой
.
Решение.
1) Разрешаем данное уравнение относительно
и находим
:

(Знаки ± в выражении у указывают, что кривая симметрична оси
; точки
и
, имеющие отрицательные ординаты, лежат на той ветви кривой, которая расположена ниже оси
.) Подставляя в формулу (1), получим

2) Дифференцируем по
параметрические уравнения циклоиды

и находим дифференциал ее дуги


Рис. 3
Одна арка циклоиды (рис. 3) получается при изменении параметра
от 0 до
, поэтому

3) Из данного уравнения кривой
находим производную
и дифференциал ее дуги


Рис. 4
Половина этой кривой, рис. 4, описывается концом полярного радиуса при изменении
от 0 до
. Поэтому согласно формуле (2) длина всей кривой

Пример 2. Найти периметр фигуры, ограниченной кривыми
и
.
Решение. Совместно решая уравнения кривых, определим две точки их пересечения
и
. Построив эти точки и проходящие через них данные кривые, получим фигуру, симметричную оси
(рис. 5).

Рис. 5
Периметр этой фигуры
.
Пользуясь формулой (1), найдем:


(Это восьмая часть длины окружности, радиус которой
.) Следовательно, искомый периметр фигуры


