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講座 数学の考え方 5 ベクトル解析と幾何学
坪井 俊(著)
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内容紹介
2次元の平面や3次元の空間内の曲線や曲面の表示の方法,曲線や曲面上の積分,2次元平面と3次元空間上のベクトル場について,多数の図を活用して丁寧に解説。〔内容〕ベクトル/曲線と曲面/線積分と面積分/曲線の族,曲面の族。
編集部から
目次
1.ベクトル
1.1 空間とベクトル
位置ベクトルと平行移動/ベクトルの変化/速度ベクトル/ベクトルと力の合成
1.2 2つのベクトル
ベクトルの内積/平面の方程式/ベクトルの外積/2つのベクトルの変化
1.3 運動
単振動/惑星の運動
2.曲線と曲面
2.1 平面の曲線
関数のグラフ/平面曲線のパラメータ表示/弧長/曲率
2.2 空間の曲線1
空間の曲線のパラメータ表示/ベクトル値の関数のグラフ/フルネ・セレの公式
2.3 空間の曲面1
空間の2直線/平面上の関数のグラフ/グラフと接平面の関係/曲率
2.4 平面の曲線2
等高線として現れる平面曲線/平面の曲線のまとめ
2.5 空間の曲面2
空間上の関数とその等位面/陰関数表示された曲面の接平面/2次曲面
2.6 逆写像の定理
曲面のパラメータの取り換え/逆写像定理の証明/ 特別な場合の逆写像定理/証明1/証明2/積分の変数変換
2.7 空間の曲面3
曲面のパラメータ表示/パラメータ表示された曲面の接平面/曲面の輪郭/曲面の面積/空間の曲面のまとめ
2.8 空間の曲線2
空間の曲線の陰関数表示/空間の曲線のまとめ
3.線積分と面積分
3.1 線積分
偏微分からの関数の復元/積分可能条件/経路に依存する線積分/グリーンの定理
3.2 複素関数
複素微分/複素数値微分1形式
3.3 空間における線積分
線積分/積分可能条件/経路に依存する線積分/ストークスの定理/微分2形式と面積分/曲面の向き
3.4 微分2形式の積分
領域の表面での積分/ガウスの定理/外積と外微分
4.曲線の族,曲面の族
4.1 平面の曲線の族
平面上の関数の等高線/微分1形式が定める曲線族/向きとパラメータをもった曲線の族
4.2 平面上のベクトル場とフロー
定義/フローボックス/停留点の近傍/平面のフローによる面積の変化
4.3 時刻に依存するベクトル場
流れ,移動/時刻に依存するベクトル場と正規形の常微分方程式
4.4 平面上の2つの曲線族
平面上の2つの関数/直交曲線族
4.5 平面上の微分形式とベクトル場
微分形式とベクトル場の表記法/ハミルトンベクトル場
4.6 空間上のベクトル場とフロー
定義/空間上のフローによる体積の変化
4.7 空間の曲面の族
レベルサーフェスの曲面族/空間上の2つの関数/微分1形式と曲面族/パラメータで表された曲面族/フロベニウスの積分可能条件
4.8 空間のベクトル場と微分形式
3つの成分をもつ量/形式的演算/長さの要素と面積の要素
5.あとがき
6.索 引
執筆者紹介
【編集】
飯高 茂
川又 雄二郎
森田 茂之
谷島 賢二
【著者】
坪井 俊(東京大学)