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ベクトル解析の問題

難易度 1教科書の例題レベル大学数学 ベクトル解析

空間のベクトル場

について、点 における発散 の値を求めよ。

この問題で使うもの

この問題を解けるようになるまで(54 技能)
算数中学高校大学大学院

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右端(太枠)がこの問題で使う技能です。左へドラッグすると、さらに前の前提をさかのぼれます。技能を押すと、そこまでの道筋が光ります。

一覧で見る(前提が先)
  1. 分数のたし算・ひき算
  2. 小数の四則計算
  3. 正負の数の加法・減法
  4. 分数のかけ算・わり算
  5. 四則の混じった計算の順序
  6. 正負の数の乗除・累乗と四則混合
  7. 分配法則を使った計算のくふう
  8. 文字式の計算(同類項・分配法則)
  9. 乗法公式による展開
  10. 因数分解
  11. 3 次式までの展開と因数分解
  12. 微分係数と導関数の定義
  13. 多項式の微分
  14. 等間隔にならんだ数の和
  15. 等差・等比数列の和と Σ
  16. 数列の極限
  17. 関数の極限
  18. 積と商の微分
  19. 合成関数の微分
  20. 偏微分と全微分
  21. 三角形の角の大きさ
  22. 対頂角と平行線の同位角・錯角
  23. 三角形の外角と角の組み合わせ
  24. 小数と分数のまじった計算
  25. 逆算(□ を求める)
  26. 1 次方程式の解き方
  27. 二等辺三角形の角
  28. 平行四辺形と特別な四角形の性質
  29. 三角形・四角形の面積
  30. 約数の見つけ方
  31. 素因数分解と約数の個数
  32. 平方根の意味と根号の簡単化
  33. 三平方の定理
  34. 折り返した図形の角と長さ
  35. 三平方の定理と平面図形
  36. ベクトルの演算と成分
  37. 特別な直角三角形の辺の比
  38. 最大公約数と最小公倍数
  39. 比の性質と簡単な比
  40. 相似な三角形と長さの比
  41. 三角形の相似条件と対応する辺の長さ
  42. 三角比の定義と値
  43. 内積となす角
  44. 位置ベクトルと内分点・外分点
  45. 交点の位置ベクトル
  46. 空間ベクトルと直線・平面
  47. 行列の和・積と 2 次の逆行列
  48. 樹形図で数え上げる
  49. 積の法則と和の法則
  50. 和の法則・積の法則と樹形図
  51. 順列・円順列・重複順列
  52. 行列式
  53. 空間ベクトルの外積
  54. 勾配・発散・回転

ヒント

行き詰まったら、上から順に 1 つずつ開いてください。

ヒント 1

ベクトル場の発散 を偏微分で計算する技能を使います。

ヒント 2

です。第 1 成分は 、第 2 成分は 、第 3 成分は で偏微分します。

ヒント 3

, , なので、 です。あとは点の座標を代入します。

答えと解説

答えを見る
結果を記録する(このブラウザにだけ保存されます):
解説を読む

ベクトル場 の発散は、各成分をその成分に対応する変数で偏微分して足したものです。

手順 1:各成分を偏微分する。

を で偏微分します( は定数とみなす)。

を で偏微分します( は定数とみなす)。

を で偏微分します( は定数とみなす)。

手順 2:足し合わせる。

手順 3:点 を代入する。

よって、求める値は です。

別解

発散は である。
各項は 、、 なので、。
点 を代入すると、、、。
合計は 。
検算として、各項を別々に代入し直しても同じ値 になる。

この問題の確認

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