面積分と体積分 - 数学のベクトル解析の問題

このQ&Aのポイント
  • 数学のベクトル解析の問題で、面積分∬s(rotf)・ndSの値を求める問題と、線積分を線分AB,BC,CAについて行いその和を求める問題です。
  • 問題1では、直交座標系の原点をO(0,0,0)として三点A,B,CをA(2,0,0)B(0,1,0)C(0,0,1)とする三角形ABCを境界とする面片Sについての面積分∬s(rotf)・ndSの値を求めます。
  • 問題2では、線積分を線分AB,BC,CAについて行いその和を求めます。
回答を見る
  • ベストアンサー

面積分と体積分

数学のベクトル解析の問題です。 直交座標系の原点をO(0,0,0)として三点A,B,CをA(2,0,0)B(0,1,0)C(0,0,1)とする。 また三次元ベクトル場f=(x+z、-x+y、z)で与えられています。 1)三角形ABCを境界とする面片Sについて、面積分∬s(rotf)・ndSの値を求める問題です。 nは面片Sの単位法線ベクトルを表し、その向きは四面体OABCの外向きとします。 ちなみにfとnはベクトルです。rotはローテーションです。 2)線積分を線分AB,BC,CAについて行いその和を求めろという問題です。 この二問についてよろしくお願いします。 画像も添付しておきます。画像では(4)(5)

質問者が選んだベストアンサー

  • ベストアンサー
  • Ae610
  • ベストアンサー率25% (385/1500)
回答No.1

1) , 2) ・・・共に積分値は0

関連するQ&A

  • ベクトル場の面積分に関してです

    1.半球面S:x^2+y^2+z^2=9, z≧0上でのベクトル場f = (-2x, 2y, z)において、   ∬s f・dS を求めよ。ただし単位法線ベクトルnは上向きに取る。     (条件:面積分と極座標を用いなければならない) 2.半球面S:x^2+y^2+z^2=9, z≧0上でのベクトル場f = (2x, 2y, z)において、   ∬s f・dS を求めよ。ただし単位法線ベクトルnは上向きに取る。     (条件:ガウスの発散定理を用いなければならない) この2問がどうしても解けないので教えていただけないでしょうか? 特に、1.に関しては「式変形の流れ」、2.に関しては、閉局面として扱って計算した後に底辺を除く必要があるので「底辺の計算方法」だけでも教えていただけると有難いです。 よろしくお願いします!

  • ベクトルの積分

    問題を解き進めて行った際にどうしてもわからない問題があったのでお願いします。基底は(i,j,k)です。 問1 f=4xzi+xyz^2j+3zkとし、Sをz^2=x^2+y^2,z=0,z=4で限られる曲面とする。nを外向きの単位法線ベクトルとしてds=ndSとおく。この曲面に関して∬f・dsを求めよ。 問2 rを位置ベクトルとし、Rはx=0,y=0,y=6,z=4およびz=x^2で限られた領域を表すとする。このとき∫∬rdVを求めよ。 どちらも領域を明確にイメージできないことが原因かと自分では思います。 どのように考えて解き進めていけばいいでしょうか? よろしくお願いします。

  • 面積分の問題

    空間ベクトル場f=(x,y,z)において、原点oを中心とする半径aの球面(閉曲面)をSとし、Sで囲まれる領域をVとおく。このとき、ガウスの発散定理 ∬∫divfdV(積分区間はV)=∬f・ndS(積分区間はS)が成り立つことを確認せよ、という問題についてです。 ∬f・ndSを馬鹿正直に解いてみたのですが… 曲面Sの方程式はx^2+y^2+z^2=a^2であることから、 F=x^2+y^2+z^2-a^2=0とすると、 ▽F=(2x,2y,2z) よって曲面Sの単位法線ベクトルをnとすると、 n=1/a(x,y,z)となるので、 ∬f・ndS=∬1/a(x^2+y^2+z^2)・a/√(a^2-x^2-y^2)dxdy ここで極座標変換x=rcosθ,y=rsinθ(0≦r≦a,0≦θ≦2π)を行うと、 ヤコビアンJ=rであることから、 ∬f・ndS=a^2∬r/√(a^2-r^2)drdθ =2πa^3となって、答えの4πa^3に合いません。 自分でもどこを計算ミスしているのか分からなくて、本当に困っています。もちろん、こんな面倒な計算をしなくとも∬f・ndSが求められることは知っているのですが、このやり方でどうしても正しい答えを導きだしたいのです。私の計算にどこか間違いがあると思いますので、どこか教えて下さい。

  • 面積分について(大至急)

    ∫∫S  (6z,-4x,y)・n dS nは曲面Sの法線ベクトル S; 2x+3y+6z=12, x>=0 y>=0,z>=0の面積分を考えるという問題があります。 これについて、計算したのですが答えと合いません。 どこが間違っているか教えてください。 解 S=(x,y,(12-2x-3y)/6)とする すると、法線ベクトルは (6/7)×(1/3,1/2,1)になる それより、∫∫F・n dS= ∫∫Ω((-8/3)x)+4 dxdy F=(12-2x-3y,-4x,y)より これは∫(0<=x<=6)dx ∫((-2/3x)+4)<=y<=0) ((-8/3)x)+4) dy = 16 答えが32 なのですが、どこが間違っていますか? すみませんが大至急教えていただけないでしょうか? 出来れば、 投稿してから4~5時間以内で教えていただけるとありがたいです。 詳しい説明は結構ですので… 非常に気になります。

  • 面積分の計算

    授業でやった面積分の問題でわからないところがあったので、できれば教えてもらいたいです。 1.曲面z=2-x^2-y^2 のx≧0、y≧0、z≧0にある部分をSとする。 面積分 ∬(x^2+y^2)dS を解け。 という問題なのですが、例題を参考にして r=(x、y、2-x^2-y^2) 、 dS=|∂r/∂x × ∂r/∂y|dxdy として計算してみたのですが、どうもうまくいきません。 計算が違うのか、他の解き方なのかわかりませんが、どなたか分かる方がいたら教えて下さい。 それと、もう1つ 2.X=(xz、xyz^2、3z)とする。Sを円錐z^2=x^2+y^2と平面z=2に囲まれた領域を全表面とする。この領域の外部をSの正の向きとしたとき、次を計算せよ。 ∬ X・n dS (nは外向き単位法線ベクトル) という問題で、これはよくわかりません。 nをどうやって考えたらいいのかがよくわからないので、そこから先に進めません。どなたか分かる方がいたら、ヒントでもよいので教えてもらえないでしょうか? 長々とすいませんでした。よろしくお願いします。

  • 面積分の問題

    ベクトル場 Α=(2-2z,2y^2-2x,-2y^2)について、次の面積分を求めよ。 ∬s Α・n dS (←写真参照) S:平面x+y+z=1のx≧0,y≧0,z≧0の部分 ただし、nはS上の各点での単位法線ベクトルのうち、kの成分(-2y^2)が正のものを表す。 ベクトルの→は省略してあります。 A.n.kの上に→が付きます。 解き方がわからないので解説をお願いします。 写真が見づらかったらすみません。

  • ナブラ

    ベクトルAをA=(-y+xz, x+yz, z+xy)とし、閉曲面Sを半球面x^2+y^2+z^2=a^2(z≧0)とする。このとき、面積分∫s (▽×A)・ndSを求めよ。但し、nは閉曲面Sの外向き法線ベクトルである。 という問題です。実際の問題では、ベクトルAの()内は、-y+xzが上、x+yzが上から2番目、z+xyが上から3番目と、縦に書いてありました。 ∫の後のSは∫の下についており、∫の上には何もついていません。 ∇を久しぶりに見ました。 この問題では、まず∇×Aをするんですよね? でも、その後の面積分の計算方法を忘れてしまいました。 どなたか、ご教授のほど、よろしくお願いします。 できれば答えも教えていただけると、答え合わせの際に助かりますm(_ _)m

  • ベクトル解析、面積分の問題

    いまいち面積分が理解できていません。微小面素「ds」で学習し始めてることもあり、参考文献が少なく、なかなか理解するのに苦労しています。大学の演習の授業の参考にしたいので、どなたか解答お願いします。 1、曲面;z=1/2x^2-1/2y^2、(x^2+y^2≦1)の面積を求めよ。 2、曲柱面M;x=cosu、y=sinu、z=v、(0≦u≦2π、0≦v≦1)があり、Mの向きは外向き法線方向とする。次の面積分の値を求めよ。          ∬[M](x^2dydz+y^2dzdx+z^2dxdy) 3、球面S;x^2+y^2+z^2=1がある。Sの向きは外向き法線方向とする。ガウスの定理を用いて、次の面積分の値を求めよ。          ∬[S](x^3dydz+y^3dzdx+z^3dxdy) 特にヤコビ行列の置き方と、積分区間の設定が理解を妨げています。 よろしくお願い致します。

  • 面積分の問題が分からず困っています。

    「A=(2yz, -x-3y+2, x^2+z)で曲面Sが2つの柱面x^2+y^2=a^2とx^2+z^2=a^2との交わりの面のうちx≧0, y≧0, z≧0の領域に含まれる部分であるとき、面積分∫s(∇×A)・ndsを求めよ」という問題です。ストークスの定理などを利用して簡単に解けないでしょうか。解答をお願いします。

  • ベクトル解析の問題が解けません.

    以下の問題の(3)が解けません.以前同じ質問したことがあるのですがのですが,よくわかりませんでした. 答えが(9/2)πということは分かっているのですが,x,y,zの各積分範囲が分かりません.どなたか詳しく解説してください.よろしくお願いします. (x^2)+(y^2)+(z-1/2)^2≦1のz≧0の部分をV,Vの表面をSとし,S上の外向き単位法線ベクトルをnとする.また,Sのうち,z=0の部分をS1,それ以外をS2とする. ベクトル場f=x(y-z)i+y(z-x)j+z(x-y+4)kとする. 1) S1上におけるnを求めよ.S2上の点(1/2,1/2,(1+√2)/2)におけるnを求めよ. 2) S1における面積分∬fndSを求めよ. 3) 体積分∬divfdVを求めよ. 4) S2における面積分∬fndSを求めよ.