- 478 名前：１３２人目の素数さん mailto:sage [2017/04/05(水) 06:31:06.06 ID:oMK5P3YU.net]
- そんなの、どこの本にも書いてあるでしょう？
要するに、ストークスの定理です。
(広義の、または一般化された)ストークスの定理は、
境界∂Dを持つn次多様体D上のn-1次微分形式ωとその外微分dωについて
∫[∂D]ω=∫[D]dω.
n=2 の場合に、
1次微分形式 ω=Fdx+Gdy
に対して
dω=(dF∧dx)+(dG∧dy)
={(∂F/∂x)dx+(∂F/∂y)dy}∧dx+{(∂G/∂x)dx+(∂G/∂y)dy}∧dy
=(∂F/∂x)dx∧dx+(∂F/∂y)dy∧dx+(∂G/∂x)dx∧dy+(∂G/∂y)dy∧dy
=0+(∂F/∂y)(-dx∧dy)+(∂G/∂x)dx∧dy+0
={(∂G/∂x)-(∂F/∂y)}dx∧dy
より
∫[∂D](Fdx+Gdy)=∫∫[D]{(∂G/∂x)-(∂F/∂y)}dxdy
となる。これが、(２次元の、または狭義の)グリーンの定理。
ガウス・グリーンの定理ともいう。
n=3 の場合に、
2次微分形式 ω=F・dS=(F1,F2,F3)・(dy∧dz,dz∧dx,dx∧dy)
=F1dy∧dz+F2dz∧dx+F3dx∧dy
に対して
dω=(dF1∧dy∧dz)+(dF2∧dz∧dx)+(dF3∧dx∧dy)
={(∂F1/∂x)dx+(∂F1/∂y)dy+(∂F1/∂z)dz}∧dy∧dz
+{(∂F2/∂x)dx+(∂F2/∂y)dy+(∂F2/∂z)dz}∧dz∧dx
+{(∂F3/∂x)dx+(∂F3/∂y)dy+(∂F3/∂z)dz}∧dx∧dy
=(∂F1/∂x)dx∧dy∧dz+(∂F2/∂y)dy∧dz∧dx+(∂F3/∂z)dz∧dx∧dy
={(∂F1/∂x)+(∂F2/∂y)+(∂F3/∂z)}dx∧dy∧dz
=(∇・F)dV
より
∫∫[∂D]F・dS=∫∫∫[D](∇・F)dV
となる。これが、ガウスの発散定理。
F=φ∇ψ-ψ∇φ に適用すると、
∇・F=∇・(φ∇ψ-ψ∇φ)=(φ∇^2ψ-φ∇^2ψ)=(φ△ψ-φ△ψ) より
∫∫[∂D](φ∇ψ-ψ∇φ)・dS=∫∫∫[D](φ△ψ-φ△ψ)dV
となる。これが、３次元のグリーンの定理、またはグリーン・ストークスの定理。
これとは
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