物理/ベクトル解析

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UNIQ451663d95a92559b-MathJax-2-QINU2 による版
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目次

 8.2 ベクトル解析

 ベクトル場の微分

 ベクトル場とスカラー場

 スカラー場の勾配

 ナブラ∇ とそれを用いた勾配の表現 

 ベクトル場の発散

 ベクトル場の回転 

 テンソル表示とテンソル計算

 線積分と面積分 

 単連結領域

 線積分

 保存場

 ポテンシャル

 保存場とポテンシャル(関数) 

定理
 

 ポテンシャルの存在定理

定理(ポアンカレの定理)
  定義(2端を共有する2つの連続曲線の連続可変性)
  定義 単連結領域

命題
定理
UNIQ3fb12b12286fec20-MathJax-23-QINU;UNIQ3fb12b12286fec20-MathJax-24-QINU(i=2,3)の単連結領域
UNIQ3fb12b12286fec20-MathJax-25-QINU
とする。
すると次の3条件は同値である。
(1)
(2)
(3)
証明

 ベクトルポテンシャル

磁場UNIQ3fb12b12286fec20-MathJax-26-QINUはつねにUNIQ3fb12b12286fec20-MathJax-27-QINUを満たす(第5章電磁気学参照のこと)。
UNIQ3fb12b12286fec20-MathJax-28-QINUがUNIQ3fb12b12286fec20-MathJax-29-QINU級のベクトル場ならば
  UNIQ3fb12b12286fec20-MathJax-30-QINUとおくと、
UNIQ3fb12b12286fec20-MathJax-31-QINU
であった。
この逆命題
UNIQ3fb12b12286fec20-MathJax-32-QINUならば
あるUNIQ3fb12b12286fec20-MathJax-33-QINU級のベクトル場UNIQ3fb12b12286fec20-MathJax-34-QINUが存在して UNIQ3fb12b12286fec20-MathJax-35-QINU 。
がなりたてば、磁場UNIQ3fb12b12286fec20-MathJax-36-QINUはつねにあるUNIQ3fb12b12286fec20-MathJax-37-QINU級のベクトル場UNIQ3fb12b12286fec20-MathJax-38-QINUを用いて、 UNIQ3fb12b12286fec20-MathJax-39-QINU と書けることになる。
このUNIQ3fb12b12286fec20-MathJax-40-QINU級のベクトル場UNIQ3fb12b12286fec20-MathJax-41-QINUをUNIQ3fb12b12286fec20-MathJax-42-QINUのベクトルポテンシャルという。

 ベクトルポテンシャルの存在定理 

定理

 面積分

 有向局面

 面積分

グリーンの定理

ストークスの定理

ガウスの発散定理

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