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記事No.60698に関するスレッドです

線積分 / かい
3)なのですが、円周にそう方向(反時計回りなのか、時計回りなのか)が指定されてないときはどうふればいいのでしょうか?
僕は反時計回りに計算したら3π/2+1になったのでふがあっていますか?

No.60652 - 2019/08/14(Wed) 19:53:00

Re: 線積分 / かい
また(1)は0,(2)は1/3であっていますか?
No.60653 - 2019/08/14(Wed) 19:56:50

Re: 線積分 / X
(1)(2)(3)いずれの計算も間違っています。

問題の二次元座標系を三次元座標系に拡張し
↑A=(y,x,0)
とすると
rot↑A=↑0
∴↑Aはスカラーポテンシャルを持つので
二点間の線積分の値はその経路によらず
一定です。

ということで(3)については
積分路を時計回り、反時計回り
いずれにとっても、線積分の
値は同じです。

又、(1)(2)(3)は全て値に
なります。
こちらの計算では1になりました。

No.60674 - 2019/08/15(Thu) 10:40:36

Re: 線積分 / かい
これのどこが間違っているのか教えてもらえますか?
No.60698 - 2019/08/15(Thu) 23:45:32

Re: 線積分 / GandB
 別に間違ってないようだけど。(1)と(2)はわざわざパラメータ t を立てるまでもない。

  A↑ = (-y, x, 0)
  rotA↑ = (0, 0, 2) ≠0↑
なのでA↑はスカラーポテンシャルを持たない。

(1)
 曲線 C を
  r↑(x) = (x, y) = (x, x)
とすると
  dr↑= (1,1)dx.
  A↑ = (-y, x) = (-x, x).
  ∫_C A↑・dr↑ = ∫[0→1] (-x,x)・(1,1)dx = ∫[0→1] (-x+x)dx = 0.

(2)
 曲線 C を
  r↑(x) = (x, y) = (x, x^2)
とすると
  dr↑= (1,2x)dx.
  A↑ = (-y, x) = (-x^2, x).
  ∫_C A↑・dr↑ = ∫[0→1] (-x^2, x)・(1,2x)dx
          = ∫[0→1] (-x^2 + 2x^2)dx
          = 1/3.

(3)
 積分経路は (0,0) から (1,1) と指定されているから右回り。

 曲線 C を
  r↑ = ( x(t), y(t) ) = ( cos(t)+1, sin(t) )
とすると
  dr↑= ( -sin(t)dt, cos(t)dt ).
  A↑ = (-y, x) = ( -sin(t), cos(t)+1 ).
  ∫_C A↑・dr↑
 = ∫[π→π/2] ( -sin(t), cos(t)+1 )・( -sin(t)dt, cos(t)dt )
 = ∫[π→π/2] sin^2(t) + cos^2(t) + cos(t) dt
 = ∫[π→π/2] 1 + cos(t) dt
 = (π/2 - π) + ( sin(π/2) - sin(π) )
 = 1 - π/2.

No.60701 - 2019/08/16(Fri) 00:38:15

Re: 線積分 / かい
Xさんは全部答えが1になるといっていましたがどうなんでしょう??

また(3)は反時計回りの場合は考えなくていいのですか?

No.60704 - 2019/08/16(Fri) 01:46:05

Re: 線積分 / X
>>GandBさんへ
ご指摘ありがとうございます。
>>かいさんへ
ごめんなさい。GandBさんのおっしゃる通りです。
↑Aのx成分に-が付いているのを見逃していました。

No.60706 - 2019/08/16(Fri) 10:29:33

Re: 線積分 / X
>>また(3)は反時計回りの場合は考えなくていいのですか?
問題の文脈から、(1)(2)(3)は経路の形状から
計算結果がどう変わるかを比較をさせるための
演習と考えられます。
ですので、時計回りの経路の計算で十分だと
思います。

どうしても気持ち悪い、ということであれば
(i)経路が時計回りのとき
(ii)経路が反時計回りのとき
に場合分けをして計算しておくとよいでしょう。

No.60707 - 2019/08/16(Fri) 10:41:18