• ベストアンサー

ベクトルの線積分の問題がわかりません

ベクトルA=xsinyi-cosyj+z^2kの次の曲線Cに沿っての線積分∫cベクトルA・drを求めよ。 Cは曲線r=πti+2πt^2j+tk(0≦t≦1)とする。 ご解説をお願いします。

質問者が選んだベストアンサー

  • ベストアンサー
  • info22_
  • ベストアンサー率67% (2650/3922)
回答No.1

ベクトルAをA↑のように「↑」をつけて表すことにします。 r↑=xi+yj+zk=πti+2πt^2j+tk (0≦t≦1) x=πt, y=2πt^2, z=t dr↑=πidt+4πtjdt+kdt A↑=x*sin(y)i-cos(y)j+z^2*k =πt*sin(2πt^2)i-cos(2πt^2)j+t^2*k A↑・dr↑=πt*sin(2πt^2)πdt-cos(2πt^2)4πtdt+t^2*dt ={π^2*t*sin(2πt^2)-4πt*cos(2πt^2)+t^2}dt ∫_C A↑・dr↑ =∫[0→1] {π^2*t*sin(2πt^2)-4πt*cos(2πt^2)+t^2}dt =[-(π/4)cos(2πt^2)-sin(2πt^2)+(1/3)t^3][0→1] =1/3 となりました。

関連するQ&A

  • 線積分

    ベクトル場の線積分が分かりません. ベクトル場はa=2yu+xj+sin^2zkで曲線Cにそって線積分するのですが 一つは点P(1,0,0)を始点、点Q(0,1,π/2)を終点とする線分 二つめはCをr=costi+sintj+π/2tk(0<=t<=π/2t)です 質問をしてもr(t)をti+(1-t)j+(1-t)π/2kを使うと良いとしか分からず、 ノートを見ても 抽象的すぎて具体的にはどうすれば良いか分からず、 テキストを見ても同様の形の問題にたどり着けず頭がこんがらがっています。 教えてください。

  • 線積分

    ベクトル場F=xy e_x-z e_y+x^2 e_zとスカラー場φ=2xyz^2について、曲線Cをt=0からt=1にいたる空間曲線x=t^2,y=2t,z=t^3とするとき、次の線積分を経路Cに沿って計算せよ。 (1)∫[C] F × dr (2)∫[C] φ dr ただし、F,e_x,e_y,e_z,drのrはベクトルである。 です。途中式もお願いします。

  • ベクトルに関する線積分などの問題です

    ベクトル場A=x^3i+y^3j+z^3k、B=x^2i-z^2j+y^2kがある。 (i,j,kは、x,y,z方向の正の向きの単位ベクトルになります。) (1)線積分∫A・drを求めよ。経路は、(0,0,0)→(1,0,0)→(1,1,0)→(1,1,2)とする。 (2)ベクトル場Bの回転rotBを求めよ。 (3)次の面積分∫rotB・dSを求めよ。ただし、曲面Sは、xy平面上のz>=0にあって、原点を中心とする半径1の半円で囲まれた領域、S={(x,y,z)|x=0,z>=0,y^2+x^2<=1}とする。また、x>0を曲面Sの正の方向とする。 詳しい回答よろしくお願い致します。 (3)に関しては、ストークスの定理を使って線積分に直した方がいいのでしょうか?

  • ベクトル解析の問題(線積分)

    (1)曲線Cの方程式をr~=r~(u)とするとき 曲線Cに関するベクトル場Aの接線線積分を求めよ (1)r=ui+u^2j+u^3k (o≦u≦1) A=(y+z)i+(z+x)j+(x+y)k (2) r=cosui+sinuj (0≦u≦2π) A=-yx^2i+xj (2)曲線C r=ucosui+usinuj+au^(m)k (0≦u≦2π)とする。 (1)a=2√2/3 m=3/2とするとき Cの長さを求めよ (2)a=1 m=1とするとき、曲線Cの概略を図示せよ。 自分の結果を書きます 計算は省略します (1)(1)3 (2)∫[0→2π]cos^2u(sin^2u+1)du ここで詰まりました・・・ (2)(1)2π^2+2π? (2)螺旋? 解答の添削をお願いします

  • 線積分

    以下の線積分なのですが、どのように積分すればいいのか分かりません。 どなたか、解答もしくは方針だけでも教えてください。 F=-(GmM)/(|r|^3)・r Fとrはベクトル が与えられている。 (1) ∫[C_1]F・dr (2)∫[C_2]F・dr ただし、各積分領域は C_1については、 点(x_0,y_0,z_0)から点(x_1,y_1,z_1)への線積分で x=x_0+(x_1-x_0)t y=y_0+(y_1-y_0)t z=z_0+(z_1-z_0)t (0<=t<=1) である。 C_2については、円筒座標系で x=pcosφ y=psinφ z=h (0<=φ<=Φ) です。 わかりづらくてすみません。

  • 線積分について

    ∫C (3x^2+6y,-14yz,20xz^3)*dr(rはCに沿う単位ベクトル)という線積分 Cは原点 (0,0,0) と点 (1,1,1) を x=t,y=t^2,z=t^3に沿って結ぶ曲線 という問題の答えは、 ∫(9t^2,-14t^5,20t^10)・(1,2t,3t^2)dt=47/13でよろしいでしょうか? 違う答えのサイトが2つほどありまして、疑問です。 どなたかよろしくお願いします。

  • 線積分?

    次の曲線Cの長さs=∫[C]√(dr•dr)を求めよ。ただし、aはa>0なる定数とし、drのrはベクトルである。 (1) 放物線:y=x^2 (0≦x≦1) (2)心臓系:r=a(1+cosθ) (0≦θ≦2π) です。これって、線積分なのか良くわからないのですが、途中式もお願いします。

  • ベクトルの微分

    r(t)=ti+t^2j+t^3kで表される曲線Cの方向の点(1,1,1)におけるφ(x,y,z)=z^2y+y^2z+z^2xの方向微分係数を求めよ。 という問題なのですがどのようにといたらよいでしょうか? ∂φ/∂s=gardφ・Tで表されると思うのですが gardφはi+3j+5kと求めることができました。 単位接線ベクトルTはこの場合どのように求めたらよいでしょうか?[r'(t)/|r'(t)|]として求めようにもtが残ってTを定めることができません、またsで微分するために線弧sを求めてsで微分しようにも線弧を求める際の積分域がどのように定めたらよいのかわかりません。 よろしくお願いします。

  • 線積分

    スカラー場Φ=2x-yzの次の曲線Cに関する線積分∫Φdsを求める問題で、Cは原点Oから点(3、3、2)にいたる線分を求める 問題なんですけど、(ds/dt)dt=(dr/dt)dt を求めるためにrをどのようにすればよいのでしょうか? r=(t+1)i+(t+1)j+t (0≦t≦2)ですか?

  • 線積分の問題です

    ベクトル場F=xi+2(x+2)j+ykに関する次の線積分を求めよ。積分路Cは原点Oから点A(1.2.2)に向かう経路とする。          ∫cF・dr 調べてみましたがわかりません。どなたか解法を教えていただきたいです。