• ベストアンサー

大学の数学「空間とベクトル」の解法がわかりません。

問題の解き方がわかりません。どなたか教えてください。 領域DをD={(x,y)|x^2+y^2≦1}とし、その周囲の円周をCとする。Cには反時計回りの向きを与える。ベクトルの場v(x)=(x+2y 3x+4y) -実際は縦2行- の回転rotvを計算し、それを用いて接ベクトル型線積分∫C v(x)・dx -実際はCは∫の下- の値を求めよ。 答えは「Π(パイ)」になっています。よろしくお願いします。 

質問者が選んだベストアンサー

  • ベストアンサー
  • spring135
  • ベストアンサー率44% (1487/3332)
回答No.1

rot(V↑)=i↑(∂Vz/∂y-∂Vy/∂z)+j↑(∂Vx/∂z-∂Vz/∂x)+k↑(∂Vy/∂x-∂Vx/∂y) ↑はベクトルであることを示す。i↑,j↑,k↑はx,y,z方向の単位ベクトル V↑=(x+2y 3x+4y)を代入して rot(V↑)=k↑ ストークスの定理より I=∫(C)V(x)↑・dx↑=∫(S)rot(V(x)↑)・dS↑=∫(S)k↑・dS↑ Sは領域D、rot(V↑)=k↑を代入して I=∫(S)rot(V(x)↑)・dS↑=∫(S)k↑・dS↑=S=πr^2=π

atcazbj4
質問者

お礼

ありがとうございました。難しそうですが、回答を復習して理解できるようにしたいと思います。

その他の回答 (1)

  • spring135
  • ベストアンサー率44% (1487/3332)
回答No.2

#1です。補足です。 dS↑は面に垂直な方向のベクトルで、Dがxy平面内にあるのでその垂直ベクトルはz方向、すなわち dS↑=k↑dS よって ∫(S)k↑・k↑dS=∫(S)dS=S(領域Dの面積)

関連するQ&A

  • 空間とベクトル(大学数学)の質問です

    解き方がわかりません。どなたか解法の詳細を教えてください。 領域DをD={(x,y)|x^2+y^2≦1}とし、その周囲の円周をCとする。Cには反時計回りの向きを与える。ベクトルの場v(x)が(1)~(3)のとき、回転rotvを計算し、それを用いて接ベクトル型線積分∫C v(x)・dx -実際はCは∫の下- の値を求めよ。 (1)v(x)=(3x+5y 2x+4y) -実際は縦2行- 答は「-3Π(パイ)」 (2)v(x)=(2x-4y 3x-5y) -実際は縦2行- 答は「7Π(パイ)」 (3)v(x)=(x-4y 2x-5y) -実際は縦2行- の答えは「6Π(パイ)」 になっています。問題にストークスの定理を使うとありますが、rot(v)の求め方からわかりません。計算力不足で恐縮ですが、よろしくお願いします。 

  • 【至急!】接ベクトル型線積分の問題について

    領域DをD={(x,y)|x²+y²≦1}とし、その周囲の円周をCとする。Cには反時計回りの向きを与える。 ベクトル場v(x)=(2x-4y,3x-5y)の回転rotvを計算し、それを用いて接ベクトル型線積分 ∫c v(x)・dx の値を求めなさい。 という問題なのですが、rotv=7で7π-0π=7πで間違いないでしょうか?

  • ベクトル場について

    ベクトル場が  (1) v(x,y)=yi-xj  (2) v(x,y)=-yi+xj    (vはベクトル、i,j は単位ベクトルです) で与えられているとき、(1)と(2)は同じベクトル場を表しているのでしょうか。 (2)のベクトル場は xy平面内で|v|=r  r ; 原点からの距離        vの向き ; 半径rの円周に沿って、反時計まわりの向き            θ ; vとy軸とのなす角 とすると v=(-rsinθ,rcosθ)     sinθ=y/r , cosθ=x/r    ∴v(x,y)=(-y,x) より              (2)のベクトル場は原点を中心とした円の円周方向を反時計まわりに向いたベクトルの集まりである事はわかりますが、 教科書では(1)のベクトル場も同じく原点を中心とした円の円周方向を反時計まわりに向いたベクトルの集まりとなると書いて図示してあります。 なぜ(1)のベクトル場がそのようになるのか教えて下さい。 (2)のx成分=-y ∴y=-x よって(2)のx成分=yとすると (2)のy成分=-x となり、結局これは(1)式である。という事でよいのでしょうか? (1)と(2)の発散はどちらも0となる事より同じベクトル場を表しているようにおもわれるのですが…。

  • 大学数学の「空間ベクトル」の解き方がわかりません。

    次の問題が理解できません。どなたか解法をお願いします。 xyz空間の原点を中心とし、半径が1の球面をSとする。Sの単位法ベクトルnの方向は、いつもSの内部から外部に向かうように選んでおく。このとき、ベクトル場v(x)=(3Z 2y x) -実際は縦3行- のS上の面積分∫S v・dS -実際はSは∫の下- の値を求めよ。ガウスの発散定理を使いなさい。 答えは「8Π(パイ)/3」です。解き方のわかる方、解説よろしくお願いします。

  • 数学でとても困ってます!急ぎでお願いできませんか!

    微積分の問題です。いくつかあります!過程と解答の両方をお願いします。 (1) ∬D√(4x^2-y^2)dxdy D = (x,y)<R^2 0=<y=<x=<1 (2) ∬D(x^2+y^2)dxdy D=((x,y)<R^2 x^2/4+y^2/9=<1) (3) ∫∫∫V dxdydz/(x+y+z+1)^3 V=((x,y,z)<R^3 x>=0 y>=0 z>=0 x+y+z<=1) (4) ∫∫∫V x^2dxdydz V=((x,y,z)<R^3 x^2+y^2+z^2=<1) 収束・発散を求めよ 収束の場合は数値を示せ (5)∫(0~1) logxdx (6) ∫(-∞~∞)dx/x^2+4 (7) 有界閉領域D<R^2が面積確定であることの定義を求めよ。 (8)反復積分∫(0~1)dx∫(x^2~1)xe^y^2dyを求めよ。 (9)領域D=(0,+∞)x(0,+∞)<R^2とする。二重積分の広義積分 ∫∫D dxdy/(x+y+1)^3 を求めよ 量が多く、そして見辛くてすみません。 至急で大変困っています。どなたかよろしくお願いします。

  • ベクトル空間の公理

    教科書で 「ベクトル空間において0ベクトルはただひとつ、また任意のaに対して、公理;Vの任意の元aに対してa+x=0となるVの元xがある。によるxは一意的に決まる」(a,x,0はそれぞれベクトルで特に0は零ベクトル、Vはベクトル空間) の証明で0ベクトルが1つと示した後、 公理x+0=xに0=a+yを入れて x+(a+y)=x+0=x 公理(a+b)+c=a+(b+c)より x+(a+y)=(x+a)+y=0+y=yであるからx=yが成り立つ と書かれていたのですが、x+a=0となることがどうしてなのか分かりません。 aの逆元は1つであることの証明だと思うのですが どなたか回答お願いします

  • 数学で至急の質問です!とても困っています!

    微積分の問題です。いくつかあります!過程と解答の両方をお願いします。 次の積分を求めよ。 (1) ∬D√(4x^2-y^2)dxdy D = (x,y)<R^2 0=<y=<x=<1 (2) ∬D(x^2+y^2)dxdy D=((x,y)<R^2 x^2/4+y^2/9=<1) (3) ∫∫∫V dxdydz/(x+y+z+1)^3 V=((x,y,z)<R^3 x>=0 y>=0 z>=0 x+y+z<=1) (4) ∫∫∫V x^2dxdydz V=((x,y,z)<R^3 x^2+y^2+z^2=<1) 収束・発散を求めよ 収束の場合は数値を示せ (5)∫(0~1) logxdx (6) ∫(-∞~∞)dx/x^2+4 (7) 有界閉領域D<R^2が面積確定であることの定義を求めよ。 (8)反復積分∫(0~1)dx∫(x^2~1)xe^y^2dyを求めよ。 (9)領域D=(0,+∞)x(0,+∞)<R^2とする。二重積分の広義積分 ∫∫D dxdy/(x+y+1)^3 を求めよ 量が多く、そして見辛くてすみません。 至急で大変困っています。どなたかよろしくお願いします。

  • 空間ベクトルなのですが・・・

    1. 3点、A(2,5,1)、B(0,3,7)、C(6,0,4)があ    り、点Dを選び、四角形ABCDが平行四辺形にしたいのですが、    Dの座標をどのように設定したらいいのでしょうか? 2.次の三点が一直線上にあるように定数、a,bの値を定めよ。   (-3,2,-1)、(2,-5,3)、(a,b,-5) 3.aベクトル=(-2,-1,3)、bベクトル=(1,3,2)   のとき、次の2式を同時に満たすベクトル、   xベクトル、yベクトルの成分を求めよ。   3x+y=a,7x+3y=b (ベクトル記号“→”は省略してます) ご回答の方、お願い致します。 **************** 4.平面ax+2y-z=6と次の方程式で   あらわされる直線が平行となるように定数aの値を定めよ。   x=1-t,y=-1+5t,z=4+7t   この問題については、自分、法線ベクトルを用いてやったら、できたのですが、なぜ、平行なのに、法線ベクトルを使うのでしょうか? よくわかりません、教えてください。

  • ベクトル場の解析についてです

    f(x,y)=[-y/(x^2+y^2) , x/(x^2+y^2)]で与えられる二次元のベクトル場がある時 (1) 単位円上の点P(がx軸とπ/4の角度を成す原点からの直線が単位円と交わる点、第一象限) におけるf(x,y)を図示せよ (2) ベクトル場f(x,y)の発散を求めよ(原点は除く)   (3) 単位円に沿ったf(x,y)の反時計回りの積分 ∫f(x,y)・ds を求めよ    (dsは線素ベクトル、・は内積を表す) という問題を出され、解いたところ次のような答えになりました (1)は dx/dt=λ(-y/x^2+y^2) dy/dt=λ(x/x^2+y^2)として計算、x^2+y^2=1 (単位円ですよね) (2)はdivなので ∂f/∂x + ∂f/∂y = 2xy/(x^2+y^2)^2 - 2xv/(x^2+y^2)=0 (3)は -∫y/(x^2+y^2) dx -∫x/(x^2+y^2) dy     x=acosθ y=asinθ とおいて dx=-asinθdθ dy=acosθdθ          これを代入して計算すると-π/2となりました これらは正しいのでしょうか?

  • 大学数学です

    I=∬Ddxdy/(x+y+5)^a ただしa>2,D={(x,y)|x≧0,y≧0} はどのように解いたらよいのでしょうか。 積分領域がわかりません。