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INTEGRAL OF CURVE

ベクトル値関数の積分

OVERVIEW

1変数のベクトル値関数の積分

1変数のベクトル値関数(曲線)について、そのリーマン積分を定義した上で、積分に関して成り立つ様々な性質を解説します。

TABLE OF CONTENTS

目次

INTEGRAL

リーマン積分

1変数のベクトル値関数のリーマン積分を定義します。

ベクトル値関数のリーマン積分と定積分

有界な閉区間上に定義された有界な1変数のベクトル値関数(曲線)がリーマン積分可能であることの意味を定義するとともに、関連して定積分と呼ばれる概念を定義します。

PROPERTIES OF DEFINITE INTEGRAL

微分と積分の関係

微分積分学の基本定理を中心に、ベクトル値関数の微分と積分の間に成立する関係について解説します。

ベクトル値関数に関する微分積分学の第2基本定理(求積分定理)

1変数のベクトル値関数(曲線)に関しても微分積分学の第2基本定理は成立します。つまり、有界閉区間上に定義されたベクトルいt関数がリーマン積分可能であり、原始関数であるような連続なベクトル値関数を持つ場合、原始関数が区間の端点に対して定めるベクトルの差は、もとの関数の定積分と一致します。

ベクトル値関数に関する微分積分学の第1基本定理

1変数のベクトル値関数(曲線)に関しても微分積分学の第2基本定理は成立します。つまり、有界な閉区間上に定義されたベクトル値関数が連続である場合には、その関数の定積分を特定するベクトル値関数を微分すればもとのベクトル値関数が得られます。

ベクトル値関数の原始関数と不定積分

1変数のベクトル値関数(曲線)の原始関数および不定積分と呼ばれる概念を定義するとともに、区間上に定義された連続なベクトル値関数に関しては両者は一致することを示します。

ARC LENGTH

曲線の長さ

ベクトル値関数によって定義される曲線の長さを積分を用いて求める方法を解説します。

滑らかな曲線の長さ

空間上に存在する曲線が滑らかなベクトル値関数によって定義される場合には、そのベクトル値関数の導関数のノルムを積分することにより曲線の長さが得られます。

区分的に滑らかな曲線の長さ

空間上に存在する曲線が滑らかでない場合でも、それを有限個の滑らかな弧に分割できる場合には、個々の弧の長さの総和をとることにより、もとの曲線の長さを特定できます。

RELATED KNOWLEDGE

関連知識

REQUIRED KNOWLEDGE

前提知識

本節を学ぶ上で以下の知識が役に立ちます。

数直線の位相

実数空間すなわち数直線の位相に関するテキストと演習問題です。実数空間上の開集合や閉集合など、位相を規定する概念について解説します。

ベクトル値関数(曲線)

実数空間もしくはその部分集合を定義とし、ユークリッド空間を終集合とする写像を曲線やベクトル値関数などと呼びます。ここでは曲線の収束や連続性などについて解説します。

ベクトル値関数の微分

曲線(1変数のベクトル値関数)について、その微分を定義した上で、微分に関して成り立つ様々な性質を解説します。

1変数関数の積分

1変数関数のリーマン積分について学びます。具体的には、積分の概念を定義した上で、積分の基本性質や初等関数の積分、微分と積分の関係、関連する諸定理について学びます。

ADVANCED KNOWLEDGE

発展知識

本節で得た知識は以下の分野を学ぶ上での基礎になります。

関数の最適化

与えられた制約条件のもとで関数の値を最大化または最小化する変数の値を求めることを最適化と呼びます。ここでは微分可能な関数を対象とする様々な最適化問題の解法を解説します。

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