연습문제 5–8에서, 마주 보는 두 꼭짓점이 (−2,−2) 와 (2,2) 인 직사각형 위에 주어진 벡터장의 그래프를 그리세요. 이때 좌표가 정수인 모든 점마다(즉, (0,0), (1,2) 등에서) 벡터를 하나씩 그리세요.
F=⟨x,0⟩
영어 원문 보기
In Exercises 5–8, sketch the given vector field over the rectangle with opposite corners (−2,−2) and (2,2), sketching one vector for every point with integer coordinates (i.e., at (0,0), (1,2), etc.).
연습문제 5–8번에서, 서로 마주 보는 꼭짓점이 (−2,−2) 와 (2,2) 인 직사각형 위에 주어진 벡터장의 그래프를 그리세요. 좌표가 정수인 모든 점(즉, (0,0), (1,2) 등)마다 벡터를 하나씩 그리세요.
F=⟨0,x⟩
영어 원문 보기
In Exercises 5–8, sketch the given vector field over the rectangle with opposite corners (−2,−2) and (2,2), sketching one vector for every point with integer coordinates (i.e., at (0,0), (1,2), etc.).
연습문제 5–8번에서, 서로 마주 보는 꼭짓점이 (−2,−2) 와 (2,2) 인 직사각형 위에 주어진 벡터장의 그래프를 그리세요. 좌표가 정수인 모든 점(즉, (0,0), (1,2) 등)마다 벡터를 하나씩 그리세요.
F=⟨1,−1⟩
영어 원문 보기
In Exercises 5–8, sketch the given vector field over the rectangle with opposite corners (−2,−2) and (2,2), sketching one vector for every point with integer coordinates (i.e., at (0,0), (1,2), etc.).
연습문제 5–8번에서, 서로 마주 보는 꼭짓점이 (−2,−2) 와 (2,2) 인 직사각형 위에 주어진 벡터장의 그래프를 그리세요. 좌표가 정수인 모든 점(즉, (0,0), (1,2) 등)마다 벡터를 하나씩 그리세요.
F=⟨y2,1⟩
영어 원문 보기
In Exercises 5–8, sketch the given vector field over the rectangle with opposite corners (−2,−2) and (2,2), sketching one vector for every point with integer coordinates (i.e., at (0,0), (1,2), etc.).
Let F=P^+Q^ be the two-dimensional vector field sketched below.
Determine the signs of P, Q, ∂x∂Q
and ∂y∂Q at the point A.
정답·풀이 보기
점 A 근처의 화살표는 오른쪽을 향하므로 P>0 이고, 위쪽을 향하므로 Q>0 이다. A 근처에서 왼쪽에서 오른쪽으로 움직이면 화살표의 수직 성분이 감소하므로 ∂x∂Q<0 이다. A 근처에서 수직으로 위쪽으로 움직이면 화살표의 수직 성분이 증가하므로 ∂y∂Q>0 이다.
원본 교재 풀이(영어)
The arrows near the point A are pointing to the
right, indicating that P>0, and upward, indicating
that Q>0. Moving from left to right near A, the
vertical component of the arrows is decreasing, indicating that
∂x∂Q<0. Moving vertically
upwards near A, the vertical component of the arrows is
increasing, indicating that ∂y∂Q>0.
(a) 시각 0 에 점 (1,1) 에서 유체에 나뭇가지를 떨어뜨린다. 시각 t=0.01 에서 나뭇가지의 대략적인 위치는 어디인지 구하세요.
(b) 시각 0 에 점 (0,0) 에서 유체에 나뭇가지를 떨어뜨린다. 시각 t=0.01 에서 나뭇가지의 위치를 구하세요.
(c) 시각 0 에 점 (0,0) 에서 유체에 나뭇가지를 떨어뜨린다. 시각 t=10 에서 나뭇가지의 위치를 구하세요.
영어 원문 보기
Imagine that the vector field v(x,y)=x^+y^
is the velocity field of a moving fluid.
(a) At time 0 you drop a twig into the fluid at
the point (1,1). What is the approximate position of the twig
at time t=0.01?
(b) At time 0 you drop a twig into the fluid at
the point (0,0). What is the position of the twig
at time t=0.01?
(c) At time 0 you drop a twig into the fluid at
the point (0,0). What is the position of the twig
at time t=10?
답 쓰고 채점
(a)
(b)
(c)
정답·풀이 보기
(a)
시각 0 에서 나뭇가지의 속도는
v(1,1)=^+^ 이다. 따라서 시각 t=0.01 에서 나뭇가지의 위치는 대략
(1,1)+0.01(1,1)=(1.01,1.01)
이다.
(b)
시각 0 에서 나뭇가지의 속도는
v(0,0)=0 이다. 따라서 시각 t=0.01 에서 나뭇가지의 위치는
(0,0)+0.01(0,0)=(0,0)
이다.
(c) 시각 0 에서 나뭇가지의 속도는 v(0,0)=0 이다.
따라서 나뭇가지는 정지해 있고 속도는 모든 시각에서 0으로 유지된다.
시각 10 에서, 그리고 사실 모든 시각에서 나뭇가지의 위치는
(0,0) 이다.
원본 교재 풀이(영어)
(a)
At time 0 the velocity of the twig is
v(1,1)=^+^. So at time t=0.01, the position of the
twig is approximately
(1,1)+0.01(1,1)=(1.01,1.01)
(b)
At time 0 the velocity of the twig is
v(0,0)=0. So at time t=0.01, the position of the
twig is
(0,0)+0.01(0,0)=(0,0)
(c) At time 0 the velocity of the twig is v(0,0)=0.
So it is stationary and its velocity remains zero for all time.
The position of the twig at time 10, and in fact at all times,
is (0,0).
가 움직이는 유체의 속도장이라고 하자.
시각 0 에 점 (0,0) 에서 유체에 나뭇가지를 떨어뜨린다. 시각 t=10 에서 나뭇가지의 위치를 구하세요.
영어 원문 보기
Imagine that the vector field v(x,y)=2x^−^
is the velocity field of a moving fluid.
At time 0 you drop a twig into the fluid at
the point (0,0). What is the position of the twig
at time t=10?
답 쓰고 채점
정답·풀이 보기
y축 위의 모든 점에서 유체의 속도는
−^ 이다. 따라서 나뭇가지는 y축 위에 머물며
결과적으로 모든 시각에서 속도 −^ 를 갖는다. 시각 10 에서 나뭇가지의 위치는
(0,0)+10(0,−1)=(0,−10)
이다.
원본 교재 풀이(영어)
The velocity of the fluid at all points of the y-axis
is −^. So the twig will remain on the y-axis and will
consequently have velocity −^ for all time. The position
of the twig at time 10 will be
친절한(?) 벌들이 사방에서 여러분의 얼굴을 향해 날아옵니다. 각 벌의 속력은 여러분의 얼굴까지의 거리에 반비례합니다. 벌 떼의 속도에 대한 벡터장을 구하세요.
영어 원문 보기
Friendly (?) bees fly towards your face from all directions. The speed of each bee is inversely proportional to its distance from your face. Find a vector field for the velocity of the swarm.
정답·풀이 보기
얼굴이 좌표계의 원점 (0,0,0) 에 있도록 잡는다. 위치 (x,y,z) 에 있는 벌은 얼굴에서 x2+y2+z2 만큼 떨어져 있으며, (−x,−y,−z) 방향으로 향한다. 따라서 벌 한 마리의 진행 방향을 나타내는 단위벡터는 x2+y2+z2−1(x,y,z) 이다. 이제 속도 벡터의 크기, 즉 벌의 속력만 구하면 된다.
친절한 벌의 속력은 얼굴까지의 거리인 x2+y2+z2 에 반비례한다. (여러분에게 더 가까이 있는 벌일수록 더 흥분해서 윙윙거리며 날아온다.) 따라서 속력은 어떤 상수 α 에 대해 x2+y2+z2α 이다.
벌의 속도는 단위벡터 x2+y2+z2−1(x,y,z) 의 방향을 가지고, 어떤 양의 상수 α 에 대해 크기가 x2+y2+z2α 이다. 즉,
v(x,y,z)=−x2+y2+z2α(x,y,z)
원본 교재 풀이(영어)
Set your face to be at the origin of our coordinate system, (0,0,0). A bee at position (x,y,z) is a distance of x2+y2+z2 from your face, heading in the direction (−x,−y,−z). So, the unit vector indicating the direction of travel of one bee is x2+y2+z2−1(x,y,z). Now all we need to find is the length of the velocity vector, i.e. the speed of the bee.
The speed of the friendly bee is inversely proportional to x2+y2+z2, its distance from your face. (Bees that are closer to you are buzzing towards you more excitedly.) So, the speed is given by x2+y2+z2α for some constant α.
The bee velocity has the direction of the unit vector x2+y2+z2−1(x,y,z) with length x2+y2+z2α for some positive constant α. That is,
v(x,y,z)=−x2+y2+z2α(x,y,z)