문제 은행 · 미적분 · 대학 미적분 · 벡터 미적분

발산 정리

닫힌 곡면을 지나는 플럭스를 내부 발산의 삼중적분으로 바꾼다

유형·난이도는 우리말 풀이가 붙은 문제는 선생님이 정했고, 나머지는 자동 분류라 다를 수 있어요. 난이도가 정해지지 않은 문제는 난이도로 거를 때 빠집니다.

95문제 · 3 / 5쪽

41.OpenStax 3권 · 6.8절 · 41번대학 수준우리말 번역

[계산기 사용] 컴퓨터 대수 시스템을 사용하여, 쌍곡면 x2+y2=z2+1{x}^{2}+{y}^{2}={z}^{2}+1 중 평면 z=0z=0 과 z=33z=\frac{\sqrt{3}}{3} 사이에 있는 부분을 지나는 벡터장 F(x,y,z)=zi+zj+x2+y2k\text{F}(x,y,z)=z\text{i}+z\text{j}+\sqrt{{x}^{2}+{y}^{2}}\text{k} 의 플럭스를 구하세요. 단, 단위법선벡터가 z축에서 멀어지는 방향을 향하도록 방향이 정해져 있습니다.

영어 원문 보기

[T] Use a CAS to find the flux of vector field F(x,y,z)=zi+zj+x2+y2k\text{F}(x,y,z)=z\text{i}+z\text{j}+\sqrt{{x}^{2}+{y}^{2}}\text{k} across the portion of hyperboloid x2+y2=z2+1{x}^{2}+{y}^{2}={z}^{2}+1 between planes z=0z=0 and z=33,z=\frac{\sqrt{3}}{3}, oriented so the unit normal vector points away from the z-axis.

원본 교재에 이 문제의 정답은 실려 있지 않습니다.

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-4 · 4.2절 · 17번
# 발산 정리계산자동 분류
OpenStax Calculus Volume 3 CC BY-NC-SA 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
42.OpenStax 3권 · 6.8절 · 42번대학 수준우리말 번역

[계산기 사용] 컴퓨터 대수 시스템을 사용하여 곡면 S 를 지나는 벡터장 F(x,y,z)=(ey+x)i+(3 cos⁡(xz)−y)j+zk\text{F}(x,y,z)=({e}^{y}+x)\text{i}+(3\,\cos (xz)-y)\text{j}+z\text{k} 의 선속(플럭스)을 구하세요. 여기서 S 는 0≤z≤40\le z\le 4 에서 z2=4x2+4y2{z}^{2}=4{x}^{2}+4{y}^{2} 으로 주어지며, 단위법선벡터가 아래쪽을 향하도록 방향이 정해져 있습니다.

영어 원문 보기

[T] Use a CAS to find the flux of vector field F(x,y,z)=(ey+x)i+(3 cos⁡(xz)−y)j+zk\text{F}(x,y,z)=({e}^{y}+x)\text{i}+(3\,\cos (xz)-y)\text{j}+z\text{k} through surface S, where S is given by z2=4x2+4y2{z}^{2}=4{x}^{2}+4{y}^{2} from 0≤z≤4,0\le z\le 4, oriented so the unit normal vector points downward.

답 쓰고 채점
정답·풀이 보기

∬SF⋅dS=−32π3≈−33.5103{\iint }_{S}\text{F}\cdot d\text{S}=-\frac{32\pi }{3}\approx -33.5103

원본 교재 풀이(영어)

∬SF⋅dS=−32π3≈−33.5103{\iint }_{S}\text{F}\cdot d\text{S}=-\frac{32\pi }{3}\approx -33.5103

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기OpenStax 3권 · 6.8절 · 40번
# 발산 정리계산자동 분류
OpenStax Calculus Volume 3 CC BY-NC-SA 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
43.OpenStax 3권 · 6.8절 · 43번대학 수준우리말 번역

[계산기 사용] 컴퓨터 대수 시스템을 이용하여 ∬SF⋅dS{\iint }_{S}\text{F}\cdot d\text{S} 의 값을 구하세요. 여기서 F(x,y,z)=xi+yj+2zk\text{F}(x,y,z)=x\text{i}+y\text{j}+2z\text{k} 이고 S 는 속이 찬 구 x2+y2+z2≤2{x}^{2}+{y}^{2}+{z}^{2}\le 2 중 0≤z≤10\le z\le 1 인 부분의 경계입니다.

영어 원문 보기

[T] Use a CAS to compute ∬SF⋅dS,{\iint }_{S}\text{F}\cdot d\text{S}, where F(x,y,z)=xi+yj+2zk\text{F}(x,y,z)=x\text{i}+y\text{j}+2z\text{k} and S is the boundary of a part of solid sphere x2+y2+z2≤2{x}^{2}+{y}^{2}+{z}^{2}\le 2 with 0≤z≤1.0\le z\le 1.

원본 교재에 이 문제의 정답은 실려 있지 않습니다.

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기OpenStax 3권 · 6.8절 · 22번
# 발산 정리계산자동 분류
OpenStax Calculus Volume 3 CC BY-NC-SA 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
44.OpenStax 3권 · 6.8절 · 44번대학 수준우리말 번역

∬SF⋅dS{\iint }_{S}\text{F}\cdot d\text{S} 의 값을 구하세요. 여기서 F(x,y,z)=bxy2i+bx2yj+(x2+y2)z2k\text{F}(x,y,z)=bx{y}^{2}\text{i}+b{x}^{2}y\text{j}+({x}^{2}+{y}^{2}){z}^{2}\text{k} 이고, S 는 속이 찬 원기둥 x2+y2≤a2{x}^{2}+{y}^{2}\le {a}^{2}, 0≤z≤b0\le z\le b 의 경계입니다.

영어 원문 보기

Evaluate ∬SF⋅dS,{\iint }_{S}\text{F}\cdot d\text{S}, where F(x,y,z)=bxy2i+bx2yj+(x2+y2)z2k\text{F}(x,y,z)=bx{y}^{2}\text{i}+b{x}^{2}y\text{j}+({x}^{2}+{y}^{2}){z}^{2}\text{k} and S is the boundary of the solid cylinder x2+y2≤a2{x}^{2}+{y}^{2}\le {a}^{2} and 0≤z≤b.0\le z\le b.

정답·풀이 보기

∬SF⋅dS=πa4b2{\iint }_{S}\text{F}\cdot d\text{S}=\pi {a}^{4}{b}^{2}

원본 교재 풀이(영어)

∬SF⋅dS=πa4b2{\iint }_{S}\text{F}\cdot d\text{S}=\pi {a}^{4}{b}^{2}

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기OpenStax 3권 · 6.8절 · 42번
# 발산 정리계산자동 분류
OpenStax Calculus Volume 3 CC BY-NC-SA 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
45.OpenStax 3권 · 6.8절 · 45번대학 수준우리말 번역

[계산기 사용] 컴퓨터 대수 시스템을 사용하여 곡면 S 를 지나는 F(x,y,z)=(x3+y sin⁡ z)i+(y3+z sin⁡ x)j+3zk\text{F}(x,y,z)=({x}^{3}+y\,\sin \,z)\text{i}+({y}^{3}+z\,\sin \,x)\text{j}+3z\text{k} 의 플럭스를 계산하세요. 여기서 S 는 반구면 z=4−x2−y2z=\sqrt{4-{x}^{2}-{y}^{2}} 와 z=1−x2−y2z=\sqrt{1-{x}^{2}-{y}^{2}}, 그리고 평면 z=0z=0 으로 유계인 입체의 경계이다.

영어 원문 보기

[T] Use a CAS to calculate the flux of F(x,y,z)=(x3+y sin⁡ z)i+(y3+z sin⁡ x)j+3zk\text{F}(x,y,z)=({x}^{3}+y\,\sin \,z)\text{i}+({y}^{3}+z\,\sin \,x)\text{j}+3z\text{k} across surface S, where S is the boundary of the solid bounded by hemispheres z=4−x2−y2z=\sqrt{4-{x}^{2}-{y}^{2}} and z=1−x2−y2,z=\sqrt{1-{x}^{2}-{y}^{2}}, and plane z=0.z=0.

원본 교재에 이 문제의 정답은 실려 있지 않습니다.

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-4 · 4.2절 · 50번
# 발산 정리계산자동 분류
OpenStax Calculus Volume 3 CC BY-NC-SA 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
46.OpenStax 3권 · 6.8절 · 46번대학 수준우리말 번역

발산 정리를 이용하여 ∬SF⋅dS{\iint }_{S}\text{F}\cdot d\text{S} 의 값을 구하세요. 여기서 F(x,y,z)=xyi−12y2j+zk\text{F}(x,y,z)=xy\text{i}-\frac{1}{2}{y}^{2}\text{j}+z\text{k} 이고, S 는 세 부분으로 이루어진 곡면입니다. 위쪽은 z=4−3x2−3y2,1≤z≤4z=4-3{x}^{2}-3{y}^{2},1\le z\le 4 이고, 옆면은 x2+y2=1,0≤z≤1{x}^{2}+{y}^{2}=1,0\le z\le 1 이며, 아래쪽은 z=0z=0 입니다.

영어 원문 보기

Use the divergence theorem to evaluate ∬SF⋅dS,{\iint }_{S}\text{F}\cdot d\text{S}, where F(x,y,z)=xyi−12y2j+zk\text{F}(x,y,z)=xy\text{i}-\frac{1}{2}{y}^{2}\text{j}+z\text{k} and S is the surface consisting of three pieces: z=4−3x2−3y2,1≤z≤4z=4-3{x}^{2}-3{y}^{2},1\le z\le 4 on the top; x2+y2=1,0≤z≤1{x}^{2}+{y}^{2}=1,0\le z\le 1 on the sides; and z=0z=0 on the bottom.

정답·풀이 보기

∬SF⋅dS=5π2{\iint }_{S}\text{F}\cdot d\text{S}=\frac{5\pi }{2}

원본 교재 풀이(영어)

∬SF⋅dS=5π2{\iint }_{S}\text{F}\cdot d\text{S}=\frac{5\pi }{2}

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기OpenStax 3권 · 6.8절 · 44번
# 발산 정리계산자동 분류
OpenStax Calculus Volume 3 CC BY-NC-SA 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
47.OpenStax 3권 · 6.8절 · 47번대학 수준우리말 번역

[계산기 사용] 컴퓨터 대수 시스템과 발산 정리를 이용하여 ∬SF⋅dS{\iint }_{S}\text{F}\cdot d\text{S} 의 값을 구하세요. 여기서 F(x,y,z)=(2x+y cos⁡ z)i+(x2−y)j+y2zk\text{F}(x,y,z)=(2x+y\,\cos \,z)\text{i}+({x}^{2}-y)\text{j}+{y}^{2}z\text{k} 이고 S 는 바깥쪽으로 향하도록 방향이 정해진 구 x2+y2+z2=4{x}^{2}+{y}^{2}+{z}^{2}=4 입니다.

영어 원문 보기

[T] Use a CAS and the divergence theorem to evaluate ∬SF⋅dS,{\iint }_{S}\text{F}\cdot d\text{S}, where F(x,y,z)=(2x+y cos⁡ z)i+(x2−y)j+y2zk\text{F}(x,y,z)=(2x+y\,\cos \,z)\text{i}+({x}^{2}-y)\text{j}+{y}^{2}z\text{k} and S is sphere x2+y2+z2=4{x}^{2}+{y}^{2}+{z}^{2}=4 orientated outward.

원본 교재에 이 문제의 정답은 실려 있지 않습니다.

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기OpenStax 3권 · 6.8절 · 42번
# 발산 정리계산자동 분류
OpenStax Calculus Volume 3 CC BY-NC-SA 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
48.OpenStax 3권 · 6.8절 · 48번대학 수준우리말 번역

발산 정리를 이용하여 ∬SF⋅dS{\iint }_{S}\text{F}\cdot d\text{S} 의 값을 구하세요. 여기서 F(x,y,z)=xi+yj+zk\text{F}(x,y,z)=x\text{i}+y\text{j}+z\text{k} 이고 S 는 포물면 y=x2+z2−2y={x}^{2}+{z}^{2}-2, 원기둥 x2+z2=1{x}^{2}+{z}^{2}=1, 평면 x+y=2x+y=2 로 둘러싸인 입체의 경계이며, S 는 바깥쪽으로 향하는 방향이 주어져 있다.

영어 원문 보기

Use the divergence theorem to evaluate ∬SF⋅dS,{\iint }_{S}\text{F}\cdot d\text{S}, where F(x,y,z)=xi+yj+zk\text{F}(x,y,z)=x\text{i}+y\text{j}+z\text{k} and S is the boundary of the solid enclosed by paraboloid y=x2+z2−2,y={x}^{2}+{z}^{2}-2, cylinder x2+z2=1,{x}^{2}+{z}^{2}=1, and plane x+y=2,x+y=2, and S is oriented outward.

정답·풀이 보기

∬SF⋅dS=21π2{\iint }_{S}\text{F}\cdot d\text{S}=\frac{21\pi }{2}

원본 교재 풀이(영어)

∬SF⋅dS=21π2{\iint }_{S}\text{F}\cdot d\text{S}=\frac{21\pi }{2}

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-4 · 4.2절 · 18번
# 발산 정리계산자동 분류
OpenStax Calculus Volume 3 CC BY-NC-SA 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
49.OpenStax 3권 · 6.8절 · 49번대학 수준우리말 번역

다음 문제에서 푸리에의 열전달 법칙에 따르면, 한 점에서의 열류 벡터 F 는 온도의 기울기(그레이디언트)에 음의 부호를 붙인 것에 비례한다. 즉 F=−k∇T\text{F}=-k\nabla T 이며, 이는 열에너지가 뜨거운 영역에서 차가운 영역으로 흐른다는 뜻이다. 상수 k>0k>0 을 열전도율이라 하며, 미터법 단위는 미터·초·켈빈당 줄 또는 미터·켈빈당 와트이다. 영역 D 의 온도 함수가 주어져 있다. 발산 정리를 이용하여 k=1k=1 일 때 D 의 경계 S 를 지나 바깥쪽으로 흐르는 순열류 ∬SF⋅NdS=−k∬S∇T⋅NdS{\iint }_{S}\text{F}\cdot \text{N}dS=-k{\iint }_{S}\nabla T\cdot \text{N}dS 를 구하세요.

T(x,y,z)=100+x+2y+z;T(x,y,z)=100+x+2y+z; D={(x,y,z):0≤x≤1,0≤y≤1,0≤z≤1}D=\{(x,y,z):0\le x\le 1,0\le y\le 1,0\le z\le 1\}

영어 원문 보기

For the following exercises, Fourier’s law of heat transfer states that the heat flow vector F at a point is proportional to the negative gradient of the temperature; that is, F=−k∇T,\text{F}=-k\nabla T, which means that heat energy flows hot regions to cold regions. The constant k>0k>0 is called the conductivity, which has metric units of joules per meter per second-kelvin or watts per meter-kelvin. A temperature function for region D is given. Use the divergence theorem to find net outward heat flux ∬SF⋅NdS=−k∬S∇T⋅NdS{\iint }_{S}\text{F}\cdot \text{N}dS=-k{\iint }_{S}\nabla T\cdot \text{N}dS across the boundary S of D, where k=1.k=1.

T(x,y,z)=100+x+2y+z;T(x,y,z)=100+x+2y+z; D={(x,y,z):0≤x≤1,0≤y≤1,0≤z≤1}D=\{(x,y,z):0\le x\le 1,0\le y\le 1,0\le z\le 1\}

원본 교재에 이 문제의 정답은 실려 있지 않습니다.

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-4 · 4.2절 · 30번
# 발산 정리활용자동 분류
OpenStax Calculus Volume 3 CC BY-NC-SA 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
50.OpenStax 3권 · 6.8절 · 50번대학 수준우리말 번역

다음 문제에서 푸리에의 열전달 법칙에 따르면, 한 점에서의 열류 벡터 F 는 온도의 기울기(그레이디언트)에 음의 부호를 붙인 것에 비례한다. 즉 F=−k∇T\text{F}=-k\nabla T 이며, 이는 열에너지가 뜨거운 영역에서 차가운 영역으로 흐른다는 뜻이다. 상수 k>0k>0 을 열전도율이라 하며, 미터법 단위는 미터·초·켈빈당 줄 또는 미터·켈빈당 와트이다. 영역 D 의 온도 함수가 주어져 있다. 발산 정리를 이용하여 k=1k=1 일 때 D 의 경계 S 를 지나 바깥쪽으로 흐르는 순열류 ∬SF⋅NdS=−k∬S∇T⋅NdS{\iint }_{S}\text{F}\cdot \text{N}dS=-k{\iint }_{S}\nabla T\cdot \text{N}dS 를 구하세요.

T(x,y,z)=100+e−z;T(x,y,z)=100+{e}^{-z}; D={(x,y,z):0≤x≤1,0≤y≤1,0≤z≤1}D=\{(x,y,z):0\le x\le 1,0\le y\le 1,0\le z\le 1\}

영어 원문 보기

For the following exercises, Fourier’s law of heat transfer states that the heat flow vector F at a point is proportional to the negative gradient of the temperature; that is, F=−k∇T,\text{F}=-k\nabla T, which means that heat energy flows hot regions to cold regions. The constant k>0k>0 is called the conductivity, which has metric units of joules per meter per second-kelvin or watts per meter-kelvin. A temperature function for region D is given. Use the divergence theorem to find net outward heat flux ∬SF⋅NdS=−k∬S∇T⋅NdS{\iint }_{S}\text{F}\cdot \text{N}dS=-k{\iint }_{S}\nabla T\cdot \text{N}dS across the boundary S of D, where k=1.k=1.

T(x,y,z)=100+e−z;T(x,y,z)=100+{e}^{-z}; D={(x,y,z):0≤x≤1,0≤y≤1,0≤z≤1}D=\{(x,y,z):0\le x\le 1,0\le y\le 1,0\le z\le 1\}

답 쓰고 채점
정답·풀이 보기

e−1−1{e}^{-1}-1

원본 교재 풀이(영어)

e−1−1{e}^{-1}-1

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기OpenStax 3권 · 6.8절 · 46번
# 발산 정리활용자동 분류
OpenStax Calculus Volume 3 CC BY-NC-SA 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
51.OpenStax 3권 · 6.8절 · 51번대학 수준우리말 번역

T(x,y,z)=100e−x2−y2−z2;T(x,y,z)=100{e}^{-{x}^{2}-{y}^{2}-{z}^{2}}; D 는 원점을 중심으로 하는 반지름 a 인 구이다.

영어 원문 보기

T(x,y,z)=100e−x2−y2−z2;T(x,y,z)=100{e}^{-{x}^{2}-{y}^{2}-{z}^{2}}; D is the sphere of radius a centered at the origin.

원본 교재에 이 문제의 정답은 실려 있지 않습니다.

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-4 · 4.2절 · 40번
# 발산 정리계산자동 분류
OpenStax Calculus Volume 3 CC BY-NC-SA 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
52.APEX · 14.7절 · 2번대학 수준우리말 번역

발산 정리는 벡터장의 어떤 성질을 플럭스와 관련짓습니까?

영어 원문 보기

What property of a vector field does the Divergence Theorem relate to flux?

정답·풀이 보기

발산이다.

원본 교재 풀이(영어)

Divergence.

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기APEX · 14.7절 · 3번
# 발산 정리개념 확인자동 분류
APEX Calculus V5 CC BY-NC 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
53.APEX · 14.7절 · 3번대학 수준우리말 번역

스토크스 정리는 벡터장의 어떤 성질을 순환과 관련짓습니까?

영어 원문 보기

What property of a vector field does Stokes' Theorem relate to circulation?

정답·풀이 보기
# 발산 정리개념 확인자동 분류
APEX Calculus V5 CC BY-NC 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
54.APEX · 14.7절 · 4번대학 수준우리말 번역

스토크스 정리는 다른 어떤 정리를 공간으로 확장한 것입니까?

영어 원문 보기

Stokes' Theorem is the spatial version of what other theorem?

정답·풀이 보기

그린 정리이다.

원본 교재 풀이(영어)

Green's Theorem.

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기APEX · 14.7절 · 2번
# 발산 정리개념 확인자동 분류
APEX Calculus V5 CC BY-NC 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
55.APEX · 14.7절 · 5번대학 수준우리말 번역

연습문제 5–8에서 영역 DD 를 둘러싸는 닫힌 곡면 S\mathcal{S} 와 벡터장 F⃗\vec F 가 주어져 있다. S\mathcal{S} 에서 발산 정리가 성립함을 확인하세요. 즉, ∬SF⃗⋅n⃗ dS=∭Ddiv⁡F⃗ dV\iint_\mathcal{S} \vec F\cdot \vec n\ dS = \iiint_D\operatorname{div} \vec F\ dV 임을 보이세요.

S\mathcal{S} 는 평면 z=2−x/2−2y/3z=2-x/2-2y/3 와 제1팔분공간의 좌표평면들로 둘러싸인 영역 DD 의 경계가 되는 곡면이다. F⃗=⟨x2,y2,x⟩\vec F = \langle x^2,y^2,x\rangle 이다.

그림

영어 원문 보기

In Exercises 5–8, a closed surface S\mathcal{S} enclosing a domain DD and a vector field F⃗\vec F are given. Verify the Divergence Theorem on S\mathcal{S}; that is, show ∬SF⃗⋅n⃗ dS=∭Ddiv⁡F⃗ dV\iint_\mathcal{S} \vec F\cdot \vec n\ dS = \iiint_D\operatorname{div} \vec F\ dV.

S\mathcal{S} is the surface bounding the domain DD enclosed by the plane z=2−x/2−2y/3z=2-x/2-2y/3 and the coordinate planes in the first octant; F⃗=⟨x2,y2,x⟩\vec F = \langle x^2,y^2,x\rangle.

figure

정답·풀이 보기

평면 z=2−x/2−2y/3z=2-x/2-2y/3 를 지나는 바깥쪽 플럭스는 14이고, 평면 z=0z=0 을 지나는 바깥쪽 플럭스는 −8-8 이며, 평면 x=0x=0 과 y=0y=0 을 지나는 바깥쪽 플럭스는 0이다.

바깥쪽 플럭스의 합: 1414.

∬Ddiv⁡F⃗ dV=∫04∫03−3x/4∫02−x/2−2y/3(2x+2y) dz dy dx=14\iint_D\operatorname{div}\vec F\ dV = \int_0^{4}\int_0^{3-3x/4}\int_0^{2-x/2-2y/3}(2x+2y)\ dz\ dy\ dx = 14.

원본 교재 풀이(영어)

Outward flux across the plane z=2−x/2−2y/3z=2-x/2-2y/3 is 14; across the plane z=0z=0 the outward flux is −8-8; across the planes x=0x=0 and y=0y=0 the outward flux is 0.

Total outward flux: 1414.

∬Ddiv⁡F⃗ dV=∫04∫03−3x/4∫02−x/2−2y/3(2x+2y) dz dy dx=14\iint_D\operatorname{div}\vec F\ dV = \int_0^{4}\int_0^{3-3x/4}\int_0^{2-x/2-2y/3}(2x+2y)\ dz\ dy\ dx = 14.

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기OpenStax 3권 · 6.8절 · 42번
# 발산 정리그래프·표 해석자동 분류
APEX Calculus V5 CC BY-NC 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
56.APEX · 14.7절 · 6번대학 수준우리말 번역

연습문제 5–8에서, 정의역 DD 를 둘러싸는 닫힌 곡면 S\mathcal{S} 와 벡터장 F⃗\vec F 가 주어져 있다. S\mathcal{S} 에서 발산 정리를 확인하세요. 즉, ∬SF⃗⋅n⃗ dS=∭Ddiv⁡F⃗ dV\iint_\mathcal{S} \vec F\cdot \vec n\ dS = \iiint_D\operatorname{div} \vec F\ dV 임을 보이세요.

S\mathcal{S} 는 원기둥 x2+y2=1x^2+y^2=1 과 평면 z=−3z=-3, z=3z=3 으로 둘러싸인 정의역 DD 를 감싸는 곡면이고, F⃗=⟨−x,y,z⟩\vec F = \langle -x,y,z\rangle 이다.

그림

영어 원문 보기

In Exercises 5–8, a closed surface S\mathcal{S} enclosing a domain DD and a vector field F⃗\vec F are given. Verify the Divergence Theorem on S\mathcal{S}; that is, show ∬SF⃗⋅n⃗ dS=∭Ddiv⁡F⃗ dV\iint_\mathcal{S} \vec F\cdot \vec n\ dS = \iiint_D\operatorname{div} \vec F\ dV.

S\mathcal{S} is the surface bounding the domain DD enclosed by the cylinder x2+y2=1x^2+y^2=1 and the planes z=−3z=-3 and z=3z=3; F⃗=⟨−x,y,z⟩\vec F = \langle -x,y,z\rangle.

figure

정답·풀이 보기

원기둥 x2+y2=1x^2+y^2=1 을 지나는 바깥쪽 선속은 0이고, 평면 z=3z=3 을 지나는 바깥쪽 선속은 3π3\pi 이며, 평면 z=−3z=-3 을 지나는 바깥쪽 선속은 3π3\pi 이다.

바깥쪽 선속의 합: 6π6\pi.

∬Ddiv⁡F⃗ dV=∫02π∫01∫−33r dz dr dθ=6π\iint_D\operatorname{div}\vec F\ dV = \int_0^{2\pi}\int_0^{1}\int_{-3}^{3}r\ dz\ dr\ d\theta = 6\pi.

원본 교재 풀이(영어)

Outward flux across the cylinder x2+y2=1x^2+y^2=1 is 0; across the plane z=3z=3 the outward flux is 3π3\pi; across the plane z=−3z=-3 the outward flux is 3π3\pi.

Total outward flux: 6π6\pi.

∬Ddiv⁡F⃗ dV=∫02π∫01∫−33r dz dr dθ=6π\iint_D\operatorname{div}\vec F\ dV = \int_0^{2\pi}\int_0^{1}\int_{-3}^{3}r\ dz\ dr\ d\theta = 6\pi.

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-4 · 4.2절 · 40번
# 발산 정리그래프·표 해석자동 분류
APEX Calculus V5 CC BY-NC 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
57.APEX · 14.7절 · 7번대학 수준우리말 번역

연습문제 5–8에서, 정의역 DD 를 둘러싸는 닫힌 곡면 S\mathcal{S} 와 벡터장 F⃗\vec F 가 주어져 있다. S\mathcal{S} 에서 발산 정리를 확인하세요. 즉, ∬SF⃗⋅n⃗ dS=∭Ddiv⁡F⃗ dV\iint_\mathcal{S} \vec F\cdot \vec n\ dS = \iiint_D\operatorname{div} \vec F\ dV 임을 보이세요.

S\mathcal{S} 는 z=xy(3−x)(3−y)z=xy(3-x)(3-y) 와 평면 z=0z=0 으로 둘러싸인 정의역 DD 를 감싸는 곡면이고, F⃗=⟨3x,4y,5z+1⟩\vec F = \langle 3x,4y,5z+1\rangle 이다.

그림

영어 원문 보기

In Exercises 5–8, a closed surface S\mathcal{S} enclosing a domain DD and a vector field F⃗\vec F are given. Verify the Divergence Theorem on S\mathcal{S}; that is, show ∬SF⃗⋅n⃗ dS=∭Ddiv⁡F⃗ dV\iint_\mathcal{S} \vec F\cdot \vec n\ dS = \iiint_D\operatorname{div} \vec F\ dV.

S\mathcal{S} is the surface bounding the domain DD enclosed by z=xy(3−x)(3−y)z=xy(3-x)(3-y) and the plane z=0z=0; F⃗=⟨3x,4y,5z+1⟩\vec F = \langle 3x,4y,5z+1\rangle.

figure

정답·풀이 보기

곡면 z=xy(3−x)(3−y)z=xy(3-x)(3-y) 를 지나는 바깥쪽 선속은 252이고, 평면 z=0z=0 을 지나는 바깥쪽 선속은 −9-9 이다.

바깥쪽 선속의 합: 243243.

∬Ddiv⁡F⃗ dV=∫03∫03∫0xy(3−x)(3−y)12 dz dy dx=243\iint_D\operatorname{div}\vec F\ dV = \int_0^{3}\int_0^{3}\int_{0}^{xy(3-x)(3-y)}12\ dz\ dy\ dx = 243.

원본 교재 풀이(영어)

Outward flux across the surface z=xy(3−x)(3−y)z=xy(3-x)(3-y) is 252; across the plane z=0z=0 the outward flux is −9-9.

Total outward flux: 243243.

∬Ddiv⁡F⃗ dV=∫03∫03∫0xy(3−x)(3−y)12 dz dy dx=243\iint_D\operatorname{div}\vec F\ dV = \int_0^{3}\int_0^{3}\int_{0}^{xy(3-x)(3-y)}12\ dz\ dy\ dx = 243.

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-4 · 4.2절 · 11번
# 발산 정리그래프·표 해석자동 분류
APEX Calculus V5 CC BY-NC 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
58.APEX · 14.7절 · 8번대학 수준우리말 번역

연습문제 5–8에서는 정의역 DD 를 둘러싸는 닫힌 곡면 S\mathcal{S} 와 벡터장 F⃗\vec F 가 주어져 있다. S\mathcal{S} 에서 발산 정리를 확인하세요. 즉, ∬SF⃗⋅n⃗ dS=∭Ddiv⁡F⃗ dV\iint_\mathcal{S} \vec F\cdot \vec n\ dS = \iiint_D\operatorname{div} \vec F\ dV 임을 보이세요.

S\mathcal{S} 는 z≥0z\geq 0 에서의 포물면 z=4−x2−y2z=4-x^2-y^2 인 S1\mathcal{S}_1 과, 원점을 중심으로 하는 반지름 2인 원판 S2\mathcal{S}_2 로 이루어진 곡면이고, F⃗=⟨x,y,z2⟩\vec F = \langle x,y,z^2\rangle 이다.

그림

영어 원문 보기

In Exercises 5–8, a closed surface S\mathcal{S} enclosing a domain DD and a vector field F⃗\vec F are given. Verify the Divergence Theorem on S\mathcal{S}; that is, show ∬SF⃗⋅n⃗ dS=∭Ddiv⁡F⃗ dV\iint_\mathcal{S} \vec F\cdot \vec n\ dS = \iiint_D\operatorname{div} \vec F\ dV.

S\mathcal{S} is the surface composed of S1\mathcal{S}_1, the paraboloid z=4−x2−y2z=4-x^2-y^2 for z≥0z\geq 0, and S2\mathcal{S}_2, the disk of radius 2 centered at the origin; F⃗=⟨x,y,z2⟩\vec F = \langle x,y,z^2\rangle.

figure

정답·풀이 보기

포물면을 지나는 바깥쪽 선속은 112π/3112\pi/3 이고, 원판을 지나는 바깥쪽 선속은 0이다.

바깥쪽 전체 선속: 112π/3112\pi/3.

∬Ddiv⁡F⃗ dV=∫02π∫02∫04−r2(2z+2)r dz dr dθ=112π/3\iint_D\operatorname{div}\vec F\ dV = \int_0^{2\pi}\int_0^2\int_0^{4-r^2}(2z+2)r\ dz\ dr\ d\theta = 112\pi/3.

원본 교재 풀이(영어)

Outward flux across the paraboloid is 112π/3112\pi/3; across the disk the outward flux is 0.

Total outward flux: 112π/3112\pi/3.

∬Ddiv⁡F⃗ dV=∫02π∫02∫04−r2(2z+2)r dz dr dθ=112π/3\iint_D\operatorname{div}\vec F\ dV = \int_0^{2\pi}\int_0^2\int_0^{4-r^2}(2z+2)r\ dz\ dr\ d\theta = 112\pi/3.

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-4 · 4.2절 · 15번
# 발산 정리그래프·표 해석자동 분류
APEX Calculus V5 CC BY-NC 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
59.APEX · 14.7절 · 9번대학 수준우리말 번역

연습문제 9–12에서는 곡면 S\mathcal{S} 의 경계인 닫힌곡선 CC 와 벡터장 F⃗\vec F 가 주어져 있다. CC 에서 스토크스 정리를 검증하세요. 즉, ∮CF⃗⋅dr⃗=∬S(curl⁡F⃗ )⋅n⃗ dS\oint_C \vec F\cdot d\vec r = \iint_\mathcal{S}\big(\operatorname{curl} \vec F\,\big)\cdot\vec n\ dS 임을 보이세요.

CC 는 r⃗(t)=⟨cos⁡t,sin⁡t,1⟩\vec r(t) = \langle \cos t, \sin t, 1\rangle 로 매개화된 곡선이고 S\mathcal{S} 는 CC 로 둘러싸인 z=x2+y2z=x^2+y^2 의 부분이다. F⃗=⟨z,−x,y⟩\vec F = \langle z,-x,y\rangle 이다.

그림

영어 원문 보기

In Exercises 9–12, a closed curve CC that is the boundary of a surface S\mathcal{S} is given along with a vector field F⃗\vec F. Verify Stokes' Theorem on CC; that is, show ∮CF⃗⋅dr⃗=∬S(curl⁡F⃗ )⋅n⃗ dS\oint_C \vec F\cdot d\vec r = \iint_\mathcal{S}\big(\operatorname{curl} \vec F\,\big)\cdot\vec n\ dS.

CC is the curve parametrized by r⃗(t)=⟨cos⁡t,sin⁡t,1⟩\vec r(t) = \langle \cos t, \sin t, 1\rangle and S\mathcal{S} is the portion of z=x2+y2z=x^2+y^2 enclosed by CC; F⃗=⟨z,−x,y⟩\vec F = \langle z,-x,y\rangle.

figure

정답·풀이 보기

CC 에서의 순환: ∮CF⃗⋅dr⃗=π\oint_C \vec F\cdot d\vec r = \pi

∬S(curl⁡F⃗)⋅n⃗ dS=π\iint_\mathcal{S}\big(\operatorname{curl} \vec F\big)\cdot\vec n\ dS = \pi.

원본 교재 풀이(영어)

Circulation on CC: ∮CF⃗⋅dr⃗=π\oint_C \vec F\cdot d\vec r = \pi

∬S(curl⁡F⃗)⋅n⃗ dS=π\iint_\mathcal{S}\big(\operatorname{curl} \vec F\big)\cdot\vec n\ dS = \pi.

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기OpenStax 3권 · 6.8절 · 36번
# 발산 정리그래프·표 해석자동 분류
APEX Calculus V5 CC BY-NC 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
60.APEX · 14.7절 · 10번대학 수준우리말 번역

연습문제 9–12에서는 곡면 S\mathcal{S} 의 경계인 닫힌곡선 CC 와 벡터장 F⃗\vec F 가 주어져 있다. CC 에서 스토크스 정리를 검증하세요. 즉, ∮CF⃗⋅dr⃗=∬S(curl⁡F⃗ )⋅n⃗ dS\oint_C \vec F\cdot d\vec r = \iint_\mathcal{S}\big(\operatorname{curl} \vec F\,\big)\cdot\vec n\ dS 임을 보이세요.

CC 는 r⃗(t)=⟨cos⁡t,sin⁡t,e−1⟩\vec r(t) = \langle \cos t, \sin t, e^{-1}\rangle 로 매개화된 곡선이고 S\mathcal{S} 는 CC 로 둘러싸인 z=e−x2−y2z=e^{-x^2-y^2} 의 부분이다. F⃗=⟨−y,x,1⟩\vec F = \langle -y,x,1\rangle 이다.

그림

영어 원문 보기

In Exercises 9–12, a closed curve CC that is the boundary of a surface S\mathcal{S} is given along with a vector field F⃗\vec F. Verify Stokes' Theorem on CC; that is, show ∮CF⃗⋅dr⃗=∬S(curl⁡F⃗ )⋅n⃗ dS\oint_C \vec F\cdot d\vec r = \iint_\mathcal{S}\big(\operatorname{curl} \vec F\,\big)\cdot\vec n\ dS.

CC is the curve parametrized by r⃗(t)=⟨cos⁡t,sin⁡t,e−1⟩\vec r(t) = \langle \cos t, \sin t, e^{-1}\rangle and S\mathcal{S} is the portion of z=e−x2−y2z=e^{-x^2-y^2} enclosed by CC; F⃗=⟨−y,x,1⟩\vec F = \langle -y,x,1\rangle.

figure

정답·풀이 보기

CC 에서의 순환: ∮CF⃗⋅dr⃗=π\oint_C \vec F\cdot d\vec r = \pi

∬S(curl⁡F⃗)⋅n⃗ dS=π\iint_\mathcal{S}\big(\operatorname{curl} \vec F\big)\cdot\vec n\ dS = \pi.

원본 교재 풀이(영어)

Circulation on CC: ∮CF⃗⋅dr⃗=π\oint_C \vec F\cdot d\vec r = \pi

∬S(curl⁡F⃗)⋅n⃗ dS=π\iint_\mathcal{S}\big(\operatorname{curl} \vec F\big)\cdot\vec n\ dS = \pi.

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-4 · 4.2절 · 30번
# 발산 정리그래프·표 해석자동 분류
APEX Calculus V5 CC BY-NC 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)