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.

19문제 · 1 / 1쪽

1.OpenStax 3권 · 6.8절 · 15번대학 수준우리말 번역

발산 정리를 이용하여 플럭스 적분 ∬SF⋅dS{\iint }_{S}\text{F}\cdot d\text{S} 의 값을 계산하세요. 여기서 F(x,y,z)=(y3+3x)i+(xz+y)j+[z+x4cos⁡(x2y)]k\text{F}(x,y,z)=({y}^{3}+3x)\text{i}+(xz+y)\text{j}+[z+{x}^{4}\cos ({x}^{2}y)]\text{k} 이고 S 는 x2+y2=1,x≥0,y≥0, 그리고 0≤z≤1{x}^{2}+{y}^{2}=1,x\ge 0,y\ge 0,\,\text{그리고}\,0\le z\le 1 로 유계인 입체의 표면이다.

3차원 벡터장으로, x > 0, y>0, z>0인 영역에 초점을 맞춘 그림이다. 중심이 z축 위에 있는 원기둥의 4분의 1이 그려져 있다. 화살표는 x, y, z 성분이 모두 양수이며 원점에서 멀어지는 방향을 가리킨다.

영어 원문 보기

Use the divergence theorem to compute the value of flux integral ∬SF⋅dS,{\iint }_{S}\text{F}\cdot d\text{S}, where F(x,y,z)=(y3+3x)i+(xz+y)j+[z+x4cos⁡(x2y)]k\text{F}(x,y,z)=({y}^{3}+3x)\text{i}+(xz+y)\text{j}+[z+{x}^{4}\cos ({x}^{2}y)]\text{k} and S is the surface of the solid bounded by x2+y2=1,x≥0,y≥0, and 0≤z≤1.{x}^{2}+{y}^{2}=1,x\ge 0,y\ge 0,\,\text{and}\,0\le z\le 1.

A vector field in three dimensions, with focus on the area with x > 0, y>0, and z>0. A quarter of a cylinder is drawn with center on the z axis. The arrows have positive x, y, and z components; they point away from the origin.

원본 교재에 이 문제의 정답은 실려 있지 않습니다.

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-4 · 4.2절 · 15번
# 발산 정리그래프·표 해석자동 분류
OpenStax Calculus Volume 3 CC BY-NC-SA 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
2.OpenStax 3권 · 6.8절 · 30번대학 수준우리말 번역

∬SF⋅NdS{\iint }_{S}\text{F}\cdot \text{N}dS 의 값을 구하세요. 여기서 F(x,y,z)=x2i+xyj+x3y3k\text{F}(x,y,z)={x}^{2}\text{i}+xy\text{j}+{x}^{3}{y}^{3}\text{k} 이고, S 는 평면 x+y+z=1x+y+z=1 과 좌표평면으로 둘러싸인 사면체의 모든 면으로 이루어진 곡면이며, N 은 바깥쪽을 향하는 단위법선벡터이다.

3차원 벡터장이며, 화살표는 원점에서 멀어질수록, 특히 x 성분에서 더 커진다. S는 평면 x + y + z = 1로 둘러싸인 사면체의 모든 면으로 이루어진 곡면이다. 따라서 주어진 평면의 일부와 (x, y)평면, (x, z)평면, (y, z)평면이 나타나 있다. 화살표는 x 성분이 음수이면 원점 쪽을 향하고, x 성분이 양수이면 원점에서 멀어지는 쪽을 향하며, x가 양수이고 y가 음수인 경우와 y가 양수이고 x가 음수인 경우에는 아래쪽을 향하고, …경우에도 아래쪽을 향한다.

영어 원문 보기

Evaluate ∬SF⋅NdS,{\iint }_{S}\text{F}\cdot \text{N}dS, where F(x,y,z)=x2i+xyj+x3y3k\text{F}(x,y,z)={x}^{2}\text{i}+xy\text{j}+{x}^{3}{y}^{3}\text{k} and S is the surface consisting of all faces of the tetrahedron bounded by plane x+y+z=1x+y+z=1 and the coordinate planes, with outward unit normal vector N.

A vector field in three dimensions, with arrows becoming larger the further away from the origin they are, especially in their x components. S is the surface consisting of all faces of the tetrahedron bounded by the plane x + y + z = 1. As such, a portion of the given plane, the (x, y) plane, the (x, z) plane, and the (y, z) plane are shown. The arrows point towards the origin for negative x components, away from the origin for positive x components, down for positive x and negative y components, as well as positive y and negative x components, and for positive x and y components, as well as negative x and negative y components.

정답·풀이 보기

∬SF⋅NdS=18{\iint }_{S}\text{F}\cdot \text{N}dS=\frac{1}{8}

원본 교재 풀이(영어)

∬SF⋅NdS=18{\iint }_{S}\text{F}\cdot \text{N}dS=\frac{1}{8}

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-4 · 4.2절 · 27번
# 발산 정리그래프·표 해석자동 분류
OpenStax Calculus Volume 3 CC BY-NC-SA 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
3.OpenStax 3권 · 6.8절 · 35번대학 수준우리말 번역

E 를 xy-평면과 포물면 z=4−x2−y2z=4-{x}^{2}-{y}^{2} 으로 둘러싸인 입체라 하고, S 는 포물면 부분과 그 밑면을 이루는 xy-평면 위의 원판을 합친 곡면이라 하자. F(x,y,z)=(xz sin⁡(yz)+x3)i+cos⁡(yz)j+(3zy2−ex2+y2)k\text{F}(x,y,z)=(xz\,\sin (yz)+{x}^{3})\text{i}+\cos (yz)\text{j}+(3z{y}^{2}-{e}^{{x}^{2}+{y}^{2}})\text{k} 일 때, 발산 정리를 이용하여 ∬SF⋅dS{\iint }_{S}\text{F}\cdot d\text{S} 를 구하세요.

화살표가 모두 아래를 향하는 3차원 벡터장이다. 화살표들은 원점을 꼭짓점으로 하여 아래로 열린 모양으로 그려진 포물면의 경로를 따르는 것처럼 보인다. S 는 이 포물면과 그 밑면을 이루는 (x, y)-평면 위의 원판을 합친 곡면이다.

영어 원문 보기

Let E be the solid bounded by the xy-plane and paraboloid z=4−x2−y2z=4-{x}^{2}-{y}^{2} so that S is the surface of the paraboloid piece together with the disk in the xy-plane that forms its bottom. If F(x,y,z)=(xz sin⁡(yz)+x3)i+cos⁡(yz)j+(3zy2−ex2+y2)k,\text{F}(x,y,z)=(xz\,\sin (yz)+{x}^{3})\text{i}+\cos (yz)\text{j}+(3z{y}^{2}-{e}^{{x}^{2}+{y}^{2}})\text{k}, find ∬SF⋅dS{\iint }_{S}\text{F}\cdot d\text{S} using the divergence theorem.

A vector field in three dimensions with all of the arrows pointing down. They seem to follow the path of the paraboloid drawn opening down with vertex at the origin. S is the surface of this paraboloid and the disk in the (x, y) plane that forms its bottom.

원본 교재에 이 문제의 정답은 실려 있지 않습니다.

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기OpenStax 3권 · 6.8절 · 20번
# 발산 정리그래프·표 해석자동 분류
OpenStax Calculus Volume 3 CC BY-NC-SA 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
4.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)
5.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)
6.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)
7.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)
8.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)
9.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)
10.APEX · 14.7절 · 11번대학 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 꼭짓점이 (0,0,2)(0,0,2), (4,0,0)(4,0,0), (0,3,0)(0,3,0) 인 삼각형을 따라 이 순서대로 꼭짓점을 지나 다시 (0,0,2)(0,0,2) 로 돌아오는 곡선이고, S\mathcal{S} 는 CC 로 둘러싸인 평면 z=2−x/2−2y/3z=2-x/2-2y/3 의 부분이다. F⃗=⟨y,−z,y⟩\vec F = \langle y,-z,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 that follows the triangle with vertices at (0,0,2)(0,0,2), (4,0,0)(4,0,0) and (0,3,0)(0,3,0), traversing the the vertices in that order and returning to (0,0,2)(0,0,2), and S\mathcal{S} is the portion of the plane z=2−x/2−2y/3z=2-x/2-2y/3 enclosed by CC; F⃗=⟨y,−z,y⟩\vec F = \langle y,-z,y\rangle.

figure

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CC 에서의 순환: (0,0,2)(0,0,2) 에서 (4,0,0)(4,0,0) 까지의 선분을 따른 흐름은 0이고, (4,0,0)(4,0,0) 에서 (0,3,0)(0,3,0) 까지는 −6-6 이며, (0,3,0)(0,3,0) 에서 (0,0,2)(0,0,2) 까지는 6이다. 따라서 전체 순환은 0+(−6)+6=00+(-6)+6=0 이다.

∬S(curl⁡F⃗)⋅n⃗ dS=∬S0 dS=0\iint_\mathcal{S}\big(\operatorname{curl} \vec F\big)\cdot\vec n\ dS = \iint_\mathcal{S} 0 \ dS = 0.

원본 교재 풀이(영어)

Circulation on CC: The flow along the line from (0,0,2)(0,0,2) to (4,0,0)(4,0,0) is 0; from (4,0,0)(4,0,0) to (0,3,0)(0,3,0) it is −6-6, and from (0,3,0)(0,3,0) to (0,0,2)(0,0,2) it is 6. The total circulation is 0+(−6)+6=00+(-6)+6=0.

∬S(curl⁡F⃗)⋅n⃗ dS=∬S0 dS=0\iint_\mathcal{S}\big(\operatorname{curl} \vec F\big)\cdot\vec n\ dS = \iint_\mathcal{S} 0 \ dS = 0.

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기OpenStax 3권 · 6.8절 · 10번
# 발산 정리그래프·표 해석자동 분류
APEX Calculus V5 CC BY-NC 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
11.APEX · 14.7절 · 12번대학 수준우리말 번역

연습문제 9–12에서는 곡면 S\mathcal{S}의 경계인 닫힌 곡선 CC와 벡터장 F⃗\vec F가 주어져 있다. CC에서 스토크스 정리가 성립함을 확인하세요. 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.

CC는 xx 좌표와 yy 좌표가 x=1x=1에서 x=−1x=-1까지 포물선 y=1−x2y=1-x^2을 따라가고, 이어서 (−1,0)(-1,0)에서 (1,0)(1,0)까지 직선을 따라 되돌아오는 곡선이며, CC의 zz 좌표는 f(x,y)=2x2+y2f(x,y) = 2x^2+y^2으로 정해진다. S\mathcal{S}는 CC로 둘러싸인 z=2x2+y2z=2x^2+y^2의 부분이고, F⃗=⟨y2+z,x,x2−y⟩\vec F = \langle y^2+z,x,x^2-y\rangle이다.

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 whose xx and yy coordinates follow the parabola y=1−x2y=1-x^2 from x=1x=1 to x=−1x=-1, then follow the line from (−1,0)(-1,0) back to (1,0)(1,0), where the zz coordinates of CC are determined by f(x,y)=2x2+y2f(x,y) = 2x^2+y^2, and S\mathcal{S} is the portion of z=2x2+y2z=2x^2+y^2 enclosed by CC; F⃗=⟨y2+z,x,x2−y⟩\vec F = \langle y^2+z,x,x^2-y\rangle.

figure

정답·풀이 보기

CC에서의 순환: 포물선을 따른 흐름은 −32/15-32/15이고, 직선을 따른 흐름은 4/34/3이다. 따라서 전체 순환은 4/3−32/15=−4/54/3-32/15 = -4/5이다.

∬S(curl⁡F⃗)⋅n⃗ dS=−4/5\iint_\mathcal{S}\big(\operatorname{curl} \vec F\big)\cdot\vec n\ dS = -4/5이다.

원본 교재 풀이(영어)

Circulation on CC: The flow along the parabola is −32/15-32/15; the flow along the line is 4/34/3. The total circulation is 4/3−32/15=−4/54/3-32/15 = -4/5.

∬S(curl⁡F⃗)⋅n⃗ dS=−4/5\iint_\mathcal{S}\big(\operatorname{curl} \vec F\big)\cdot\vec n\ dS = -4/5.

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-4 · 4.2절 · 10번
# 발산 정리그래프·표 해석자동 분류
APEX Calculus V5 CC BY-NC 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
12.APEX · 14.7절 · 13번대학 수준우리말 번역

연습문제 13–16에서는 닫힌 곡면 S\mathcal{S}와 벡터장 F⃗\vec F가 주어져 있다. 직접 계산하거나 발산 정리를 이용하여 S\mathcal{S}를 지나는 F⃗\vec F의 바깥쪽 선속을 구하세요.

S\mathcal{S}는 z=0z=0과 z=(x2−1)(y2−1)z=(x^2-1)(y^2-1)이 만나서 이루어지는 곡면이고, F⃗=⟨x2+1,yz,xz2⟩\vec F = \langle x^2+1,yz,xz^2\rangle이다.

그림

영어 원문 보기

In Exercises 13–16, a closed surface S\mathcal{S} and a vector field F⃗\vec F are given. Find the outward flux of F⃗\vec F over S\mathcal{S} either through direct computation or through the Divergence Theorem.

S\mathcal{S} is the surface formed by the intersections of z=0z=0 and z=(x2−1)(y2−1)z=(x^2-1)(y^2-1); F⃗=⟨x2+1,yz,xz2⟩\vec F = \langle x^2+1,yz,xz^2\rangle.

figure

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128/225128/225

원본 교재 풀이(영어)

128/225128/225

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-4 · 4.2절 · 43번
# 발산 정리그래프·표 해석자동 분류
APEX Calculus V5 CC BY-NC 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
13.APEX · 14.7절 · 14번대학 수준우리말 번역

연습문제 13–16에서는 닫힌 곡면 S\mathcal{S}와 벡터장 F⃗\vec F가 주어져 있다. 직접 계산하거나 발산 정리를 이용하여 S\mathcal{S}를 지나는 F⃗\vec F의 바깥쪽 선속을 구하세요.

S\mathcal{S}는 평면 z=12(3−x)z=\frac12(3-x), x=1x=1, y=0y=0, y=2y=2, z=0z=0이 만나서 이루어지는 곡면이고, F⃗=⟨x,y2,z⟩\vec F = \langle x,y^2,z\rangle이다.

그림

영어 원문 보기

In Exercises 13–16, a closed surface S\mathcal{S} and a vector field F⃗\vec F are given. Find the outward flux of F⃗\vec F over S\mathcal{S} either through direct computation or through the Divergence Theorem.

S\mathcal{S} is the surface formed by the intersections of the planes z=12(3−x)z=\frac12(3-x), x=1x=1, y=0y=0, y=2y=2 and z=0z=0; F⃗=⟨x,y2,z⟩\vec F = \langle x,y^2,z\rangle.

figure

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# 발산 정리그래프·표 해석자동 분류
APEX Calculus V5 CC BY-NC 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
14.APEX · 14.7절 · 15번대학 수준우리말 번역

연습문제 13–16에서는 닫힌 곡면 S\mathcal{S}와 벡터장 F⃗\vec F가 주어져 있다. 직접 계산하거나 발산 정리를 이용하여 S\mathcal{S}를 지나는 F⃗\vec F의 바깥쪽 선속을 구하세요.

S\mathcal{S}는 평면 z=2yz=2y, 곡면 y=4−x2y=4-x^2, 평면 z=0z=0이 만나서 이루어지는 곡면이고, F⃗=⟨xz,0,xz⟩\vec F = \langle xz,0,xz\rangle이다.

그림

영어 원문 보기

In Exercises 13–16, a closed surface S\mathcal{S} and a vector field F⃗\vec F are given. Find the outward flux of F⃗\vec F over S\mathcal{S} either through direct computation or through the Divergence Theorem.

S\mathcal{S} is the surface formed by the intersections of the planes z=2yz=2y, y=4−x2y=4-x^2 and z=0z=0; F⃗=⟨xz,0,xz⟩\vec F = \langle xz,0,xz\rangle.

figure

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8192/105≈78.0198192/105\approx 78.019

원본 교재 풀이(영어)

8192/105≈78.0198192/105\approx 78.019

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기OpenStax 3권 · 6.8절 · 26번
# 발산 정리그래프·표 해석자동 분류
APEX Calculus V5 CC BY-NC 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
15.APEX · 14.7절 · 16번대학 수준우리말 번역

연습문제 13–16에서 닫힌 곡면 S\mathcal{S} 와 벡터장 F⃗\vec F 가 주어져 있다. 직접 계산하거나 발산 정리를 이용하여 S\mathcal{S} 에 대한 F⃗\vec F 의 바깥쪽 플럭스를 구하세요.

S\mathcal{S} 는 기둥면 z=1−x2z=1-x^2 과 평면 y=−2y=-2, y=2y=2, z=0z=0 이 만나 이루어진 곡면이고, F⃗=⟨0,y3,0⟩\vec F = \langle 0,y^3,0\rangle 이다.

그림

영어 원문 보기

In Exercises 13–16, a closed surface S\mathcal{S} and a vector field F⃗\vec F are given. Find the outward flux of F⃗\vec F over S\mathcal{S} either through direct computation or through the Divergence Theorem.

S\mathcal{S} is the surface formed by the intersections of the cylinder z=1−x2z=1-x^2 and the planes y=−2y=-2, y=2y=2 and z=0z=0; F⃗=⟨0,y3,0⟩\vec F = \langle 0,y^3,0\rangle.

figure

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64/364/3

원본 교재 풀이(영어)

64/364/3

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-4 · 4.2절 · 47번
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APEX Calculus V5 CC BY-NC 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
16.APEX · 14.7절 · 17번대학 수준우리말 번역

연습문제 17–20번에서는 곡면 S\mathcal{S} 의 경계인 닫힌 곡선 CC 와 벡터장 F⃗\vec F 가 주어져 있다. 직접 계산하거나 스토크스 정리를 이용하여 CC 를 따라 F⃗\vec F 의 순환을 구하세요.

CC 는 xx 값과 yy 값이 꼭짓점이 (−1,0)(-1,0), (1,0)(1,0), (0,1)(0,1) 인 삼각형의 세 변으로 정해지고 이 순서대로 지나가며, zz 값은 함수 z=xyz=xy 로 정해지는 곡선이다. F⃗=⟨z−y2,x,z⟩\vec F = \langle z-y^2,x,z\rangle 이다.

그림

영어 원문 보기

In Exercises 17–20, a closed curve CC that is the boundary of a surface S\mathcal{S} is given along with a vector field F⃗\vec F. Find the circulation of F⃗\vec F around CC either through direct computation or through Stokes' Theorem.

CC is the curve whose xx- and yy-values are determined by the three sides of a triangle with vertices at (−1,0)(-1,0), (1,0)(1,0) and (0,1)(0,1), traversed in that order, and the zz-values are determined by the function z=xyz=xy; F⃗=⟨z−y2,x,z⟩\vec F = \langle z-y^2,x,z\rangle.

figure

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5/35/3

원본 교재 풀이(영어)

5/35/3

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-4 · 4.2절 · 4번
# 발산 정리그래프·표 해석자동 분류
APEX Calculus V5 CC BY-NC 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
17.APEX · 14.7절 · 18번대학 수준우리말 번역

연습문제 17–20번에서는 곡면 S\mathcal{S} 의 경계인 닫힌 곡선 CC 와 벡터장 F⃗\vec F 가 주어져 있다. 직접 계산하거나 스토크스 정리를 이용하여 CC 를 따라 F⃗\vec F 의 순환을 구하세요.

CC 는 xx 값과 yy 값이 r⃗(t)=⟨2cos⁡t,2sin⁡t⟩\vec r(t) = \langle 2\cos t,2\sin t\rangle 로 주어지고 zz 값은 함수 z=x2+y3−3y+1z=x^2+y^3-3y+1 로 정해지는 곡선이다. F⃗=⟨−y,x,z⟩\vec F = \langle -y,x,z\rangle 이다.

그림

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In Exercises 17–20, a closed curve CC that is the boundary of a surface S\mathcal{S} is given along with a vector field F⃗\vec F. Find the circulation of F⃗\vec F around CC either through direct computation or through Stokes' Theorem.

CC is the curve whose xx- and yy-values are given by r⃗(t)=⟨2cos⁡t,2sin⁡t⟩\vec r(t) = \langle 2\cos t,2\sin t\rangle and the zz-values are determined by the function z=x2+y3−3y+1z=x^2+y^3-3y+1; F⃗=⟨−y,x,z⟩\vec F = \langle -y,x,z\rangle.

figure

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8π8\pi

원본 교재 풀이(영어)

8π8\pi

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-4 · 4.2절 · 17번
# 발산 정리그래프·표 해석자동 분류
APEX Calculus V5 CC BY-NC 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
18.APEX · 14.7절 · 19번대학 수준우리말 번역

연습문제 17–20번에서는 곡면 S\mathcal{S} 의 경계인 닫힌 곡선 CC 와 벡터장 F⃗\vec F 가 주어져 있다. 직접 계산하거나 스토크스 정리를 이용하여 CC 를 따라 F⃗\vec F 의 순환을 구하세요.

CC 는 xx 값과 yy 값이 r⃗(t)=⟨cos⁡t,3sin⁡t⟩\vec r(t) = \langle \cos t,3\sin t\rangle 로 주어지고 zz 값은 함수 z=5−2x−yz=5-2x-y 로 정해지는 곡선이다. F⃗=⟨−13y,3x,23y−3x⟩\vec F = \langle -\frac13y,3x,\frac23y-3x\rangle 이다.

그림

영어 원문 보기

In Exercises 17–20, a closed curve CC that is the boundary of a surface S\mathcal{S} is given along with a vector field F⃗\vec F. Find the circulation of F⃗\vec F around CC either through direct computation or through Stokes' Theorem.

CC is the curve whose xx- and yy-values are given by r⃗(t)=⟨cos⁡t,3sin⁡t⟩\vec r(t) = \langle \cos t,3\sin t\rangle and the zz-values are determined by the function z=5−2x−yz=5-2x-y; F⃗=⟨−13y,3x,23y−3x⟩\vec F = \langle -\frac13y,3x,\frac23y-3x\rangle.

figure

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23π23\pi

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23π23\pi

한 번 더 — 비슷한 문제 풀기OpenStax 3권 · 6.8절 · 50번
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APEX Calculus V5 CC BY-NC 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)
19.APEX · 14.7절 · 20번대학 수준우리말 번역

연습문제 17–20번에서는 곡면 S\mathcal{S} 의 경계인 닫힌 곡선 CC 와 벡터장 F⃗\vec F 가 주어져 있다. 직접 계산하거나 스토크스 정리를 이용하여 CC 를 따라 F⃗\vec F 의 순환을 구하세요.

CC 는 xx 값과 yy 값이 꼭짓점이 (1,1)(1,1), (−1,1)(-1,1), (−1,−1)(-1,-1), (1,−1)(1,-1) 인 정사각형의 변으로 정해지고 이 순서대로 지나가며, zz 값은 함수 z=10−5x−2yz=10-5x-2y 로 정해지는 곡선이다. F⃗=⟨5y2,2y2,y2⟩\vec F = \langle 5y^2,2y^2,y^2\rangle 이다.

그림

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In Exercises 17–20, a closed curve CC that is the boundary of a surface S\mathcal{S} is given along with a vector field F⃗\vec F. Find the circulation of F⃗\vec F around CC either through direct computation or through Stokes' Theorem.

CC is the curve whose xx- and yy-values are sides of the square with vertices at (1,1)(1,1), (−1,1)(-1,1), (−1,−1)(-1,-1) and (1,−1)(1,-1), traversed in that order, and the zz-values are determined by the function z=10−5x−2yz=10-5x-2y; F⃗=⟨5y2,2y2,y2⟩\vec F = \langle 5y^2,2y^2,y^2\rangle.

figure

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# 발산 정리그래프·표 해석자동 분류
APEX Calculus V5 CC BY-NC 4.0우리말 번역: 빌드라인 스쿨 — AI 번역·자동 검토(원문과 같은 조건)