Vectoren, vraagstuk 67

Gegeven het vectorveld:
Vergelijking
Verder is gegeven een rechte cilinder met straal 1 en de z-as als as, inclusief de bodem op hoogte z = −1 en deksel op hoogte z = 1.
  1. Bereken Symboolv (in Cartesische coördinaten).
  2. Gebruik dit antwoord om Symboolv in cilindercoördinaten te schrijven.
  3. Bereken de volgende integraal met behulp van de stelling van Gauss:
    Vergelijking
Grafiek
Het vectorveld v
Grafiek
Een cilinder met straal r = 1 en hoogte h = 2
  1. Bereken Symboolv (in Cartesische coördinaten).

    Symbool kennen we als volgt:
    Vergelijking
    En het vectorveld kunnen we schrijven als:
    Vergelijking
    Dan wordt het inwendig product van deze twee vectoren:
    Vergelijking
  2. Gebruik dit antwoord om Symboolv in cilindercoördinaten te schrijven.

    Voor cilindercoördinaten geldt:
    Vergelijking
    Waaruit volgt:
    Vergelijking
  3. Bereken de volgende integraal met behulp van de stelling van Gauss:
    Vergelijking

    Volgens meneer Gauss geldt de stelling van Gauss:

    Vergelijking

    In cilindercoördinaten geldt voor een volumestukje dV:
    Vergelijking
    En van de cilinder is gegeven:
    Vergelijking
    Vergelijking
    Vergelijking
    De uitwerking van de integraal wordt dan:
    Vergelijking