Формула Стокса
1. Задача: Застосувати формулу Стокса для обчислення криволінійного інтеграла векторного поля по замкненому контуру.
2. Формула Стокса пов'язує криволінійний інтеграл векторного поля $\mathbf{F}$ по замкненому контуру $C$ з поверхневим інтегралом ротора $\mathbf{F}$ по поверхні $S$, обмеженій контуром $C$:
$$\oint_C \mathbf{F} \cdot d\mathbf{r} = \iint_S (\nabla \times \mathbf{F}) \cdot d\mathbf{S}$$
3. Важливі правила:
- Контур $C$ повинен бути орієнтований так, щоб напрямок обходу відповідав напрямку нормалі поверхні $S$ за правилом правої руки.
- Ротор векторного поля $\mathbf{F} = (P, Q, R)$ обчислюється як
$$\nabla \times \mathbf{F} = \left( \frac{\partial R}{\partial y} - \frac{\partial Q}{\partial z}, \frac{\partial P}{\partial z} - \frac{\partial R}{\partial x}, \frac{\partial Q}{\partial x} - \frac{\partial P}{\partial y} \right)$$
4. Кроки розв'язання:
- Задати векторне поле $\mathbf{F}$.
- Обчислити $\nabla \times \mathbf{F}$.
- Вибрати поверхню $S$, обмежену контуром $C$, та її нормаль.
- Обчислити поверхневий інтеграл $\iint_S (\nabla \times \mathbf{F}) \cdot d\mathbf{S}$.
- Результат дорівнює криволінійному інтегралу по контуру $C$.
5. Таким чином, формула Стокса дозволяє замінити інтеграл по контуру на інтеграл по поверхні, що часто спрощує обчислення.