먼저 혼자 풀어 보고, 풀이로 확인한 다음, 아래 「한 번 더」 문제로 이어서 연습하세요.
CLP-4 · 4.2절 · 7번대학 수준우리말 번역
(a) 벡터장 F=(z+siny,zy,sinxcosy) 의 발산을 구하세요.
(b) (a)의 벡터장 F 가 R3 에서 원점을 중심으로 하는 반지름이 3 인 구면을 바깥쪽으로 통과하는 플럭스를 구하세요.
영어 원문 보기
(a) Find the divergence of the vector field F=(z+siny,zy,sinxcosy).
(b) Find the flux of the vector field F of (a) outward through the sphere of
radius 3 centred at the origin in R3 .
답 쓰고 채점
(a)
(b)
정답·풀이 보기
(a)
발산은 다음과 같다.
∇⋅F=∂x∂(z+siny)+∂y∂(zy)+∂z∂(sinxcosy)=z
(b) 다음과 같이 놓는다.
V={(x,y,z)x2+y2+z2≤9}
발산 정리에 의해 (구하는 것이 바깥쪽 플럭스임에 유의한다),
∬∂VF⋅n^dS=∭V∇⋅FdV=∭VzdV=0
이다. z 가 홀함수이기 때문이다.
원본 교재 풀이(영어)
(a)
The divergence is
∇⋅F=∂x∂(z+siny)+∂y∂(zy)+∂z∂(sinxcosy)=z
(b) Let
V={(x,y,z)x2+y2+z2≤9}
By the divergence theorem (note that we are to find the outward
flux),
∬∂VF⋅n^dS=∭V∇⋅FdV=∭VzdV=0
since z is odd.
한 번 더 — 비슷한 문제CLP-4 · 4.2절 · 4번우리말 번역
두 가지 방법으로 적분
∬SF⋅n^dS 의 값을 구하세요. 여기서 F=zk^ 이고,
S 는 곡면 x2+y2+z2=a2 이며
n^ 은 S 의 바깥쪽을 향하는 단위법선벡터이다.
(a) 먼저, 면적분을 직접 계산하세요.
(b) 다음으로, 발산 정리를 이용하세요.
다 풀었으면 정답 확인
(a) 구면좌표를 사용하자. S 는 원점을 중심으로 하는 반지름 a 인 구면이므로 다음과 같이 매개화할 수 있다.