Definizioni e formule fondamentali
d() = (d(), d(), d()) = (d0, . d, d() d, d() . d) = = (d(), d(), d()) . d = = (d()d . d|d| = |d()d| . dL1,2 = ∫12|d()d| . dAsse Curvilinea Esprime il percorso effettuato dall'istante 0 all'istante t (scalare).
s(t) = ∫0t |d()d| . d() = (()) = () in funzione dell’asse curvilinea Al crescere del tempo quanto spazio ho percorso.
Cambiamento infinitesimale lungo la curva
ds(t) = (dx(t), dy(t), dz(t)) = ( dx(t)⁄dt ⋅ dt, dy(t)⁄dt ⋅ dt, dz(t)⁄dt ⋅ dt ) == ( dx(t)⁄dt, dy(t)⁄dt, dz(t)⁄dt ) ⋅ dt == dc(t)⁄dt ⋅ dt |dc(t)| = | dc(t)⁄dt | ⋅ dt
Lt1,t2 = ∫t2t1 | dc(t)⁄dt | ⋅ dt
Ascissa curvilinea
Esprime il percorso effettuato dall'istante 0 all'istante t.
s(t) = ∫0t | drs(t)⁄dt | ⋅ dt
r(t) = r(t(s)) = r(s) → è in funzione dell'ascissa curvilinea All'aumentare del tempo quanto spazio ho percorso.
Esercizi
Or(t) = a cos t î + a sen t ĵ + b t k̂, a, b ∈ ℝ+, t ∈ [0, +∞)
dr(t) / dt = -a sen t î + a cos t ĵ + b k̂
‖dr(t) / dt‖ = √(a2 sen2 t + a2 cos2 t + b2) = √(a2 + b2)
s(t) = ∫0t√(a2 + b2) dt = √(a2 + b2)·t
t = t(s) = s / √(a2 + b2)
r(s) = a·cos ( s / √(a2 + b2) ) î + a·sen ( s / √(a2 + b2) ) ĵ + b· s / √(a2 + b2) k̂
s ∈ [0, +∞) Posso verificare s in funzione di t o t in funzione di s.
in ℝ2 y = f(x) ⇒ rc(t) = { x(t) = t y(t) = f(t) }
s(t) = ∫0t √[1+(β(t))2] dt
Lt1, t2 = ∫t1t2 |γ'(t)| dt
Esercizio
γ: [0, 2π] → (RcosΘ, RsinΘ)
γ'(t) = γ'(Θ) = (-RsinΘ, RcosΘ)
L0, 2π = ∫02π √R2sin2Θ + R2cos2Θ dΘ = ∫02π R dΘ = 2πR
s(Θ) = ∫0Θ R dΘ = ΘR
Calcolare lunghezze in generale
IN GENERALE γ: [a, b] → Rmt1, t2 ∈ [a, b]
Lt1, t2 = ∫t1t2 |γ'(t)| dt
s(t) = ∫0t |γ'(t)| dt
ds(t) = |dx(t)| = |x'1(t)| · dt
s(t) = ∫0t ds(t)
Integrale curvilineo
γ: A ⊆ R → B ⊆ RMds(t) scalare dello spostamento infinitesimo lungo la curva (quantità scalare)
dx(t) variazione infinitesima del vettor posizione (quantità vettoriale) Due tipi differentiali: uno scalare e uno vettoriale ds(t) = |dx(t)|
sia f: B ⊆ RM → C ⊆ R f(x1(t), x2(t), ..., xn(t)) = f(γ(t)) [comp. scalare]
Iγ = ∫0s f(γ(t)) · ds(t) = ∫AB f(γ(t)) · |dx(t) / dt| dt
[integrale curvilineo di campi scalari] Proietta ogni punto di γ su ln
Integrali curvilinei su campi vettoriali Sia F: B ⊂ ℝm → C ⊂ ℝm
F = (F1, F2, ..., Fm) F = (F1(x(t)), F2(x(t)), ..., Fm(x(t))) ∫γ F(x(t)) ∘ dx(t) [In fisica: calcolo di un lavoro]
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Analisi matematica II - esercizi
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Analisi matematica II - Parte 2: teoria ed esercitazioni