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Campo vettoriale conservativo
Sia F(x, y) = (y + x2) + (α + 2)(x + cos y), con α ∈ R. Quali sono gli α per i quali F è conservativo? Calcolare, per tali valori di α, i potenziali di F.
R.
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Il campo vettoriale dato è definito e regolare su tutto il piano, che è un insieme stellato. Di conseguenza la conservatività di F equivale all’uguaglianza delle derivate in croce.
Si ha
∂F1/∂y = 1, ∂F2/∂x = (α + 2).
Dunque deve essere α + 2 = 1, da cui α = −1. Per α ≠ −1 il campo F non è conservativo.
Sia Φ(x, y) il generico potenziale; allora deve essere
∂Φ/∂x = y + x2, ∂Φ/∂y = x + cos y.
Integrando rispetto ad x si trova
Φ(x, y) = xy + 1/3x3 + g(y)
con g funzione arbitraria di y. Ma deve essere
x + g′(y) = ∂Φ/∂y = x + cos y,
~ 1/3
da cui g(y) = sin y. Tutti i potenziali di F sono dunque dati da Φ(x, y) = xy + 1/3x3 + sin y + c,
con c ∈ R.