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書記が数学やるだけ#30 線積分とグリーンの定理で面積を求める

ベクトル解析で重要な線積分について,具体例から見ていく。今回で一旦微分積分は終わり。


問題

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線積分の応用として,(実用性は薄いかもしれないが)面積を求めるという用途がある。


公式

線積分の定義について。ここではスカラー場における線積分を考える。

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実際の問題では以下のように扱う。

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グリーンの定理は,線積分と重積分をつなぐものである。

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ベクトル解析によく出てくるものとして,以下の定理も重要。例えば,電磁気学におけるマクスウェルの方程式において,これらが活用される。

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解法

PとQの値によって,面積であることが示せる。

数学やるだけ解答#029_page-0001


この図形はアステロイドである。正攻法は高校数学でよく出る方法。

数学やるだけ解答#029_page-0002


数学やるだけ解答#029_page-0003


グリーンの定理を用いても,面積が計算できる。

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