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Calculadora de Comprimento de Arco

Calcule o comprimento de arco de uma curva y=f(x) de x=a até x=b usando L=∫√(1+f′(x)²) dx, avaliada numericamente com a regra adaptativa de Simpson.

Informe f(x) usando x como variável e os extremos do intervalo a e b.

Sobre esta ferramenta

A Calculadora de Comprimento de Arco é uma ferramenta gratuita, executada no navegador, que mede o comprimento verdadeiro de uma curva y = f(x) entre dois valores de x, seguindo o caminho sinuoso em vez da distância em linha reta. Ela aplica a fórmula padrão L = ∫ de a a b de √(1 + [f′(x)]²) dx, que soma segmentos infinitesimais √(dx² + dy²) ao longo da curva. A derivada f′(x) é calculada numericamente, então qualquer função de x que você digite funciona sem que você a derive.

Tudo é calculado localmente no seu navegador usando um pequeno analisador de expressões, então nada do que você informa é enviado. Informe a função com x como variável (por exemplo x^2, sin(x) ou x^(3/2)) e os extremos do intervalo a e b, e a ferramenta integra o integrando de comprimento de arco com a regra composta de Simpson, dobrando o número de subintervalos até que estimativas sucessivas concordem dentro de uma tolerância estreita para um resultado preciso. Se você informar os extremos em qualquer ordem, ela usa o intervalo entre eles.

O comprimento de arco é uma aplicação clássica do cálculo II para a distância percorrida ao longo de uma curva — o comprimento de uma estrada, fio ou gráfico. O painel de resultados também mostra a distância da corda reta entre os extremos para comparação, que é sempre um pouco mais curta do que o comprimento de arco verdadeiro. Para y = x² de x = 0 a x = 1, o comprimento de arco é cerca de 1,478943, notavelmente mais longo do que a corda de √2 ≈ 1,414214.

Perguntas frequentes

Qual é a fórmula do comprimento de arco?
Para uma curva y = f(x), o comprimento de arco de a a b é L = ∫ de a a b de √(1 + [f′(x)]²) dx. Ela vem da soma de pequenos segmentos √(dx² + dy²) = √(1 + (dy/dx)²) dx ao longo da curva.
Como a integral é avaliada?
Numericamente, com a regra composta de Simpson. A ferramenta começa em 1000 subintervalos e repetidamente os dobra até que duas estimativas sucessivas concordem dentro de uma tolerância estreita, então o resultado é preciso para funções suaves sem qualquer integração simbólica.
Por que o comprimento de arco é maior que a corda?
A corda é a distância em linha reta entre os extremos, enquanto o comprimento de arco segue cada curvatura da curva. A menos que a curva seja uma linha reta entre os pontos, o caminho sinuoso é sempre mais longo, então comprimento de arco ≥ distância da corda.
Qual é o comprimento de arco de y = x² de 0 a 1?
Ele resulta em cerca de 1,478943. Isso é mais longo do que a distância da corda reta de (0, 0) a (1, 1), que é √2 ≈ 1,414214, porque a parábola se curva entre os dois extremos.

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