Exercici 4 (20/01/2014) · Ecuaciones Diferenciales y Cálculo Vectorial UB 2010

Tema: Integrals de línia i camps conservatius · Del examen Recopilatori d'exàmens d'Equacions Diferencials i Càlcul Vectorial (Part 1) (2010)

Enunciado

Exercici 4 (20/01/2014). Independència de trajectòria i potencial [2.5 punts]

Donat el camp vectorial A⃗=(4xy−3x2z2)i⃗+2x2j⃗−2x3zk⃗\vec{A} = (4xy - 3x^2 z^2)\vec{i} + 2x^2\vec{j} - 2x^3 z\vec{k} definit a R3\mathbb{R}^3:

a)

Demostreu que la integral de línia ∫CA⃗⋅dr⃗\int_C \vec{A}\cdot d\vec{r} entre dos punts fixats PP i QQ és independent de la trajectòria seguida.

b)

Justifiqueu l'existència d'un potencial escalar ϕ\phi tal que A⃗=∇⃗ϕ\vec{A} = \vec{\nabla}\phi i determineu-ne l'expressió general.

Enunciado: Exercici 4 (20/01/2014) · Ecuaciones Diferenciales y Cálculo Vectorial UB 2010

Solución

Según los criterios oficiales de corrección

a) Condició necessària i suficient en R3\mathbb{R}^3 (rotacional): ∇⃗×A⃗=\vec{\nabla}\times \vec{A} =

Solución: 0 / \vec{0} / (0, 0, 0)

a) Per què el fet que ∇⃗×A⃗=0⃗\vec{\nabla}\times \vec{A} = \vec{0} garanteix la independència de la trajectòria? Raoneu la topologia del domini:

Solución: Com que R3\mathbb{R}^3 és un domini simplement connex i el rotacional és nul arreu, la integral de línia no depèn del camí sinó només dels extrems P i Q.

b) Justificació de l'existència de ϕ\phi i procediment d'integració:

Solución: Com que ∇⃗×A⃗=0⃗\vec{\nabla}\times \vec{A} = \vec{0} a tot l'espai R3\mathbb{R}^3, el camp és conservatiu i admet un potencial escalar ϕ\phi tal que ∇⃗ϕ=A⃗\vec{\nabla}\phi = \vec{A}. Integrant successivament respecte a xx, yy i zz s'obté l'expressió.

b) Expressió general del potencial escalar ϕ(x,y,z)\phi(x, y, z) (incloent la constant d'integració CC):

Solución: 2x^2 y - x^3 z^2 + C

La explicación paso a paso, hecha con IA, es Premium. Premium

Resuélvelo aquí mismo: corrección automática, pistas y solución paso a paso.

‹ Ejercicio 15.e - Integrals de línia · 2010 · Exercici 2 (19/01/2015) · 2010 ›

Más ejercicios de Integrals de línia i camps conservatius