유형·난이도는 우리말 풀이가 붙은 문제는 선생님이 정했고, 나머지는 자동 분류라 다를 수 있어요. 난이도가 정해지지 않은 문제는 난이도로 거를 때 빠집니다.
47문제 · 3 / 3쪽
41.APEX · 14.6절 · 10번대학 수준우리말 번역
연습문제 7–14에서 곡면 S 와 벡터장 F 가 주어져 있다. S 를 지나는 F 의 플럭스를 계산하라. (달리 지시가 없는 한, S 가 닫힌 곡면이 아니면 n 은 z 성분이 양수가 되도록 택한다.)
S 는 단위구면이고, F=⟨y−z,z−x,x−y⟩ 이다.
영어 원문 보기
In Exercises 7–14, a surface S and a vector field F are given. Compute the flux of F across S. (If S is not a closed surface, choose n so that it has a positive z-component, unless otherwise indicated.)
연습문제 7–14에서 곡면 S 와 벡터장 F 가 주어져 있다. S 를 지나는 F 의 플럭스를 계산하라. (달리 지시가 없는 한, S 가 닫힌 곡면이 아니면 n 은 z 성분이 양수가 되도록 택한다.)
S 는 공간에서 꼭짓점이 (0,0,0), (1,0,0), (1,0,1), (0,0,1) 인 정사각형이고(n 은 y 성분이 양수가 되도록 택한다), F=⟨0,−z,y⟩ 이다.
영어 원문 보기
In Exercises 7–14, a surface S and a vector field F are given. Compute the flux of F across S. (If S is not a closed surface, choose n so that it has a positive z-component, unless otherwise indicated.)
S is the square in space with corners at (0,0,0), (1,0,0), (1,0,1) and (0,0,1) (choose n such that it has a positive y-component); F=⟨0,−z,y⟩.
연습문제 7–14에서 곡면 S 와 벡터장 F 가 주어져 있다. S 를 지나는 F 의 플럭스를 계산하세요. (달리 지시가 없는 한, S 가 닫힌 곡면이 아니면 n 은 z 성분이 양수가 되도록 택한다.)
S 는 y-z 평면 위에서 중심이 (0,1,1) 이고 반지름이 1인 원판이고(n 은 x 성분이 양수가 되도록 택한다), F=⟨y,z,x⟩ 이다.
영어 원문 보기
In Exercises 7–14, a surface S and a vector field F are given. Compute the flux of F across S. (If S is not a closed surface, choose n so that it has a positive z-component, unless otherwise indicated.)
S is the disk in the y-z plane with radius 1, centered at (0,1,1) (choose n such that it has a positive x-component); F=⟨y,z,x⟩.
반지름이 a인 구 껍질이 원점에 중심을 두고 있다.
이 구에서 제1팔분공간에 놓인 부분의 무게중심(즉, 밀도가 상수일 때의 질량중심)을 구하세요.
영어 원문 보기
A spherical shell of radius a is centred at the origin.
Find the centroid (i.e. the centre of mass with constant density)
of the part of the sphere that lies in the first octant.
답 쓰고 채점
정답·풀이 보기
대칭성에 의해 무게중심 (xˉ,yˉ,zˉ)는
xˉ=yˉ=zˉ를 만족한다. 구면좌표를 이용하여
구를 매개변수로 나타내면 다음과 같다.
(a) 꼭짓점이 점 (0,0,3) 에 있고, 밑면이 xy평면 위의 원 x2+y2=4 인 원뿔의 곡면 S 의 매개변수화를 구하세요. 원뿔의 옆면만 S 에 속하고, 밑면은 속하지 않습니다. 매개변수의 정의역을 반드시 포함하세요.
(b) (a)의 곡면 S 의 질량중심의 z좌표를 구하세요.
영어 원문 보기
(a) Find a parametrization of the surface S of the cone whose vertex is
at the point (0,0,3), and whose base is the circle x2+y2=4
in the xy-plane. Only the cone surface belongs to S, not the base.
Be careful to include the domain for the parameters.
(b) Find the z-coordinate of the centre of mass of the surface S from (a).
정답·풀이 보기
(a)
z 가 상수인 (수평) 단면은 각각 z축을 중심으로 하는 원이다. 반지름은 z=0 일 때 2 에서 z=3 일 때 0 까지 일차적으로 변한다. 따라서 높이 z 에서의 반지름은 32(3−z) 이고, 다음을 사용할 수 있다.
이는 원뿔의 절반 높이보다 조금 낮은 값인데, 원뿔이 “아래쪽이 무겁기” 때문에 타당하다.
원본 교재 풀이(영어)
(a)
Each (horizontal) constant z cross-section is a circle centred on the
z-axis. The radius varies linearly from 2, when z=0 to 0, when
z=3. So the radius at height z is 32(3−z) and we can use
(b)
By symmetry the centre of mass will lie on the z-axis.
We are only asked for the z-coordinate anyway. The z-coordinate
of the centre of mass is the weighted average of z over the cone.
Since a density has not been specified,
we assume that it is a constant. We may take the density to be 1, so the
z-coordinate of the centre of mass is ∬SzdS/∬SdS.
The boundary of V consists of two parts —
the sphere, S2, of radius 2, centred on the origin,
with (outward) normal n^=∣r∣r=2r,
and the sphere S1 of radius 1, centred on the origin,
with (inward) normal n^=−r, So,