Vectoren, vraagstuk 77
Gegeven het scalarveld:
Bereken:
Waarbij de kromme k het beginpunt (0, 0, 0) en eindpunt (1, 1, 1) heeft.
Voor het vectorveld geldt:
Hierbij wordt k gegeven door:
- Het lijnstuk rechtstreeks vanaf (0, 0, 0) naar (1, 1, 1).
- De rechte lijnstukken vanaf (0, 0, 0) via (0, 1, 0) en (0, 1, 1) naar (1, 1, 1).
- De rechte lijnstukken vanaf (0, 0, 0) via (1, 0, 0) en (1, 1, 0) naar (1, 1, 1).
-
De kromme met parametrisering:
-
De kromme met parametrisering:
De grafiek van G (x, y, z) = x2 + y2 + z2 + xyz voor z = 0
De grafiek van G (x, y, z) = x2 + y2 + z2 + xyz voor z = 1
De grafiek van G (x, y, z) = x2 + y2 + z2 + xyz voor z = 2
De grafiek van G (x, y, z) = x2 + y2 + z2 + xyz voor z = 3
-
Het lijnstuk rechtstreeks vanaf (0, 0, 0) naar (1, 1, 1).
Ik reken eerst het vectorveld F uit:
Dit vectorveld is een gradiëntveld (een conservatief veld) en daarom maakt het niet uit via welke route (kromme) we van A naar B door dit veld bewegen. Deze integraal zal in alle gevallen hetzelfde antwoord op moeten leveren:
Het vectorveld FDat gaan we eens grondig narekenen. Eerst hebben we een parametrisering nodig van k. Als steunvector en richtingsvector gebruik ik:
Daarmee wordt de parametrisering van k:
Hieruit kan ik aflezen dat:
Daarmee kan ik het vectorveld ook schrijven als:
De afgeleide van de kromme wordt:
En dit is uiteraard gelijk aan de richtingsvector van de kromme. Het inwendig product F ∙ dr wordt dan:
Daarmee wordt de integraal:
-
De rechte lijnstukken vanaf (0, 0, 0) via (0, 1, 0) en (0, 1, 1) naar (1, 1, 1).
De kromme k bestaat nu uit drie verschillende lijnstukken, dus we doorlopen het hele verhaal nu driemaal. Voor het eerste deel gebruik ik als steunvector en richtingsvector:Daarmee wordt de parametrisering van dit deel van k:
Hieruit kan ik aflezen dat:
Daarmee kan ik het vectorveld schrijven als:
De afgeleide van dit deel van de kromme wordt:
En dit is uiteraard weer gelijk aan de richtingsvector. Het inwendig product F ∙ dr wordt:
Daarmee wordt de integraal:
Op naar deel twee, als steunvector en richtingsvector gebruik ik:
Daarmee wordt de parametrisering van dit deel van k:
Hieruit kan ik aflezen dat:
Daarmee kan ik het vectorveld schrijven als:
De afgeleide van dit deel van de kromme wordt:
Het inwendig product F ∙ dr wordt:
Daarmee wordt de integraal:
En tenslotte deel drie, als steunvector en richtingsvector gebruik ik:
Daarmee wordt de parametrisering van dit deel van k:
Hieruit kan ik aflezen dat:
Daarmee kan ik het vectorveld schrijven als:
De afgeleide van dit deel van de kromme wordt:
Het inwendig product F ∙ dr wordt:
Daarmee wordt de integraal:
En dat brengt ons bij het eindresultaat:
-
De rechte lijnstukken vanaf (0, 0, 0) via (1, 0, 0) en (1, 1, 0) naar (1, 1, 1).
De kromme k bestaat nu weer uit drie verschillende lijnstukken, dus we doorlopen het hele verhaal nu wederom driemaal. Voor het eerste deel gebruik ik als steunvector en richtingsvector:Daarmee wordt de parametrisering van dit deel van k:
Hieruit kan ik aflezen dat:
Daarmee kan ik het vectorveld schrijven als:
De afgeleide van dit deel van de kromme wordt:
En dit is uiteraard weer gelijk aan de richtingsvector. Het inwendig product F ∙ dr wordt:
Daarmee wordt de integraal:
Op naar deel twee, als steunvector en richtingsvector gebruik ik:
Daarmee wordt de parametrisering van dit deel van k:
Hieruit kan ik aflezen dat:
Daarmee kan ik het vectorveld schrijven als:
De afgeleide van dit deel van de kromme wordt:
Het inwendig product F ∙ dr wordt:
Daarmee wordt de integraal:
En tenslotte deel drie, als steunvector en richtingsvector gebruik ik:
Daarmee wordt de parametrisering van dit deel van k:
Hieruit kan ik aflezen dat:
Daarmee kan ik het vectorveld schrijven als:
De afgeleide van dit deel van de kromme wordt:
Het inwendig product F ∙ dr wordt:
Daarmee wordt de integraal:
En dat brengt ons bij het eindresultaat:
-
De kromme met parametrisering:
Uit de parametrisering van de kromme kan ik aflezen dat:
De grafiek van r (t) = (x = t, y = t2, z = t3)Daarmee kan ik het vectorveld schrijven als:
De afgeleide van de kromme wordt:
Het inwendig product F ∙ dr wordt dan:
Daarmee wordt de integraal:
-
De kromme met parametrisering:
Uit de parametrisering van de kromme kan ik aflezen dat:
De grafiek van r (t) = (x = t3, y = t2, z = t)Daarmee kan ik het vectorveld schrijven als:
De afgeleide van de kromme wordt:
Het inwendig product F ∙ dr wordt dan:
Daarmee wordt de integraal:
Inderdaad hebben we in alle gevallen hetzelfde antwoord verkregen voor de integraal, namelijk: 4.
Door naar het volgende vraagstuk: vectoren, vraagstuk 78
Terug naar het vorige vraagstuk: vectoren, vraagstuk 76
Naar de overzichtspagina met vraagstukken
Vraagstukken xref voor de UT
De integraal van
De integraal van
De integraal van
De integraal van
Vectoren, vraagstuk 38
Uitschrijven van de sommatieconventie
De Taylor-reeks van
De Taylor-reeksen van
De stelling van Green
Uitleg artikel algemene relativiteitstheorie: voorpagina
Lijnen trekken door negen punten
De transformatievergelijking voor versnelling
Hemelmechanica
Het elektrische veld in een kooi van Faraday
Wanneer heb je voor het laatst iets nieuws gedaan?
De illusie dat het goed gaat met mij
Vertellingen
Reisverslag Georgië
Voorbeelden van E = mc2
De pijn die je voelt wanneer je in een zwart gat valt
De versnelling van een baksteen die in een zwart gat valt
De snelheid van een baksteen die in een zwart gat valt
De Euler-Lagrange-vergelijking
De baan van een baksteen bij een zwart gat
De Taylor-reeks van f (x) = tan (ax)
De integralen van f (x) = sin2 x/(1 + a cos x)2
De integraal van f (x) = 1/(x2 (ax2 + bx + c))
De invaltijd van een baksteen die in een zwart gat valt
Naar de overzichtspagina wiskunde
Naar de overzichtspagina natuurkunde
Naar de overzichtspagina filosofie
Doneer enkele euro’s
Wetenschappelijke boeken te koop
Lezingen