定理
向量函数 r(t)\bold{r}(t)r(t) 具有固定模的充要条件是对于 ttt 的每一个值,r′(t)\bold{r}'(t)r′(t) 都与 r(t)\bold{r}(t)r(t) 垂直。
证明
充分性
如果 r(t)⋅r′(t)=0\bold{r}(t)\cdot\bold{r}'(t)=0r(t)⋅r′(t)=0,那么
ddtr2(t)=0\frac{\rm d}{{\rm d} t}\bold{r}^2(t)=0dtdr2(t)=0
从而得到
r2(t)=c\bold{r}^2(t)=cr2(t)=c
即
∣r(t)∣=∣c∣\lvert \bold{r}(t)\rvert=\sqrt{\lvert c\rvert}∣r(t)∣=∣c∣
所以 ∣r(t)∣\lvert \bold{r}(t)\rvert∣r(t)∣ 是常数
必要性
如果 ∣r(t)∣\lvert \bold{r}(t)\rvert∣r(t)∣ 是常数,那么由
r2(t)=∣r(t)∣2\bold{r}^2(t)=\lvert \bold{r}(t)\rvert^2r2(t)=∣r(t)∣2
可知,r2(t)\bold{r}^2(t)r2(t) 是常数。
所以
ddtr2(t)=2r(t)⋅r′(t)=0\frac{\rm d}{{\rm d} t}\bold{r}^2(t)=2\bold{r}(t)\cdot\bold{r}'(t)=0dtdr2(t)=2r(t)⋅r′(t)=0
2022年3月31日17:20:09