全部书籍

专业

应用 关于 Coach 登录 开始阅读

书籍暂未推出简体中文版——当前显示 العربية 版。

الرياضيات · 术语表

什么是 الصورة التفاضلية؛ التكامل المنحني?

又称: صورة تفاضلية · تكامل منحني

تعريف 20.1 الرياضيات الجامعية — السنة 2 · 第 20 章 — التكاملات المنحنية والتكاملات المتعددة

ليكن U⊆R2U \subseteq \R^2 مفتوحا. الصورة التفاضلية من الدرجة 11 والصنف C0\mathcal{C}^0 على UU هي عبارة ω=P  ⁣dx+Q  ⁣dy\omega = P\,\dd x + Q\,\dd y حيث P,Q ⁣:U→RP, Q \colon U \to \R متصلتان — وبصورة رسمية، تطبيق متصل من UU نحو ثنوي R2\R^2، أي ω(M)=P(M) e1∗+Q(M) e2∗\omega(M) = P(M)\,e_1^* + Q(M)\,e_2^*. ومن أجل قوس γ ⁣:[a,b]→U\gamma \colon [a, b] \to U من الصنف C1\mathcal{C}^1، γ(t)=(x(t),y(t))\gamma(t) = (x(t), y(t))، يكون التكامل المنحني للصورة ω\omega على طول γ\gamma هو

∫γω=∫ab(P(γ(t)) x′(t)+Q(γ(t)) y′(t))  ⁣dt.\int_\gamma \omega = \int_a^b \Bigl(P(\gamma(t))\,x'(t) + Q(\gamma(t))\,y'(t)\Bigr)\,\dd t .

وتمتد التعاريف حرفيا إلى R3\R^3 (الصور P  ⁣dx+Q  ⁣dy+R  ⁣dzP\,\dd x + Q\,\dd y + R\,\dd z) وإلى الأقواس من الصنف C1\mathcal{C}^1 بالقطع (بالجمع على القطع).

示例

مثال 20.4 (تكامل واحد، وتوسيمان، وفخ إشارة واحد)

احسب ∫γx  ⁣dy\int_\gamma x\,\dd y على طول نصف دائرة الوحدة العلوي من (1,0)(1, 0) إلى (−1,0)(-1, 0). مع γ(t)=(cos⁡t,sin⁡t)\gamma(t) = (\cos t, \sin t)، t∈[0, π]t \in \intcc0\pi:

∫0πcos⁡t⋅cos⁡t  ⁣dt=π2.\int_0^\pi\cos t\cdot\cos t\,\dd t = \frac\pi2 .

وبتوسيم التمثيل البياني x↦(x,1−x2)x \mapsto (x, \sqrt{1 - x^2})، xx من 11 إلى −1-1 (انتبه للاتجاه!):

∫1−1x⋅−x1−x2  ⁣dx=∫−11x21−x2  ⁣dx=π2\int_1^{-1}x\cdot\frac{-x}{\sqrt{1 - x^2}}\,\dd x = \int_{-1}^{1}\frac{x^2}{\sqrt{1 - x^2}}\,\dd x = \frac\pi2

(ويختزله x=sin⁡ux = \sin u إلى تكامل واليس). القيمة نفسها، كما تضمن القضية 20.2 — لكن فقط لأن المسارين يسيران من (1,0)(1,0) إلى (−1,0)(-1,0)؛ فعكس السير يقلب الإشارة. وإغلاق المسار على طول المحور xx (حيث  ⁣dy=0\dd y = 0) لا يضيف شيئا، والمجموع π2\frac\pi2 هو مساحة نصف القرص: وهي أول حالة من صيغ مساحة الحد في مبرهنة غرين–ريمان أدناه.

在原文中阅读 ←