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線積分における完全微分性および積分路に対する独立性について
cを経路とすると、 ∫c {F1(x,y)dx+F2(x,y)dy} について、∂F1/∂y=∂F2/∂x が成り立つとき、F1(x,y)dx+F2(x,y)dyは完全微分であると言い、 ∫c {F1(x,y)dx+F2(x,y)dy}は、経路に関係なく始点と終点 だけで決まるというようなことを習いました。 ここで、 ∫c {F1(x)dx+F2(y)dy} は、∂F1/∂y=∂F2/∂xが成り立つので始点と終点を指定して 積分すれば良いということになるのですが、 ∫c {F1(x)dx+F2(y)dy}は、始点と終点を指定して 積分すれば良いということを「直接」偏微分で考えずに、 もっと初等的に、(線)積分の意味などから 考える方法はありませんか? 自分で考えてみたところ、「∫c F1(x)dx では、 F1はxの関数なので、xの値にのみ依存し、例え経路c上の 座標(x,y)が(5,9)であろうと(5,3)であろうとxの値は5になるので、 ∫c F1(x)dxは経路に依存せず、始点と終点を定めて計算すれば 良い」という説明になるのかな?と思いました。 たぶんこれは、∂F1/∂y=∂F2/∂xが成り立つことを間接的に説明 しているように思えるのですが… この説明はこの説明で良いのでしょうか? 他の説明の仕方があれば教えてください。お願いします。
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- arrysthmia
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>「∫c F1(x)dx では、F1はxの関数なので、xの値にのみ依存し、 ∫c { F1(x,y)dx + F2(x,y)dy } が、∫c { F1(x)dx + F2(y)dy } に すり替わってしまったようです。 それでは、∂F1/∂y = ∂F2/∂x だけでなく、 ∂F1/∂y = ∂F2/∂x = 0 を仮定したことになります。 ∂F1/∂y ≠ 0 の場合が証明できていません。 証明のヒント: ストークスの定理を2次元で使う。 http://www.k2.dion.ne.jp/~yohane/000suugaku51.htm
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補足
>>∫c { F1(x,y)dx + F2(x,y)dy } が、∫c { F1(x)dx + F2(y)dy } に >>すり替わってしまったようです。 すり替わったというか、僕は、一般的な ∫c { F1(x,y)dx + F2(x,y)dy } ではなく、その特殊な場合である∫c { F1(x)dx + F2(y)dy }の場合は どうなるのだろうか?と思って考えているのですが…