קורס: אינפי 2 / חדו"א 2
אוניברסיטה: אוניברסיטת תל אביב
שנה: 2006
סמסטר: ב
נושאים: אינטגרלים
רמת קושי: בינוני-קשה
חשבו את האינטגרל הקווי
$$\int_{ABCDE} \vec{F} \cdot d\vec{s}$$
כאשר
$$\vec{F}(x,y,z) = \left(\frac{x}{\sqrt{x^2+y^2}} + y, \; \frac{y}{\sqrt{x^2+y^2}} + x\right)$$
ו-$A=(1,0)$, $B=(2,3)$, $C=(4,2)$, $D=(5,1)$, $E=(7,0)$.
רמז: בדקו האם $\vec{F}$ הוא שדה משמר (גרדיאנט). רשמו $\vec{F} = \nabla\phi$ ואז האינטגרל שווה ל-$\phi(E) - \phi(A)$.
פתרון: נכתוב $\vec{F} = \left(\frac{x}{\sqrt{x^2+y^2}}, \frac{y}{\sqrt{x^2+y^2}}\right) + (y, x)$.
נסמן $\vec{G} = \left(\frac{x}{\sqrt{x^2+y^2}}, \frac{y}{\sqrt{x^2+y^2}}\right) = \nabla\sqrt{x^2+y^2}$ וגם $\vec{H} = (y, x) = \nabla(xy)$.
שני השדות הם גרדיאנטים, ולכן $\vec{F} = \nabla\left(\sqrt{x^2+y^2} + xy\right)$.
לכן האינטגרל הקווי תלוי רק בנקודות הקצה:
$$\int_{ABCDE} \vec{F} \cdot d\vec{s} = \left[\sqrt{x^2+y^2} + xy\right]_A^E$$
$$= \left(\sqrt{49+0} + 7 \cdot 0\right) - \left(\sqrt{1+0} + 1 \cdot 0\right)$$
$$= 7 - 1 = 6$$