第2章 微分積分
例題 2.19
A(0,1,5), B(2,1,5),C(2,4,5), D(0,4,5) を頂点とする平面Sに関して、
ベクトル関数 V = (x,y, ryz) の面積分を求めなさい.ただし,軸の正の
向きをSの面積ベクトルの正の向きとします (図 2.31 参照).
拡大
n
A(0,1,5) n
D(0,4,5)
dsc
C(2,4,5)
B(2,1,5)
2.31 例題 2.19の説明図
答え
平面Sは,軸に対して垂直であるため, 平面Sの単位法線ベクトルn
は,n= (0,0,1) となります.また, 面Sを図 2.31 のように軸,y 軸に
平行な直線で格子状に分割し,この分割を極限まで細かくしたときにでき
る微小領域の面積をds とします. この微小領域の縦, 横の長さをそれぞれ
dx, dy とすれば,ds = dx dy と表されます. これを用いて,式 (2.119) を
計算すれば
[(v.n)
n) ds =
•£₁ £₁² (2²·0+ y · 0 + ²
xyz.1) dxdy
10
となります.ここで, 平面 S上では, z=5であるため
42
141012
4 2
£*£² (2² · 0 + y +0+ xyz
dady=5 SS エ
x-y
5
4
= 10
と求められます.
.2
2
d.S
dy
(2716
xy dxdy
2
dy
1
0
= 75
2
2
2.