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物理 大学生・専門学校生・社会人

写真の問題1~3の解法を教えてください。

すること 問題1 xyz 直交座標系の点(x, y, z)において、以下の式で示されるベクトル場 AとBがある。z=0のxy 平 面で、原点を中心とする半径1の円周上の点において、AとBがどのようできるかを図示しなさい。 x A(x, y, z) =(2+ y? y 0 x2 + y? B(x, y, z) = |2+ y?x? +y? 問題2 ベクトル場A とBについて、高さ方向の中心軸がz 軸と重なるように置かれた高さ1、半径aの円 柱表面Sの上で面積分した値をそれぞれ求めなさい。 円柱の下面はz=- 1/2、上面はz= 1/2 に置かれてい るとする。 問題3 原点を中心とするz=0 の平面上の半径aの円周Lを考える。ベクトル場AとBについて、 この円 周をz軸の正方向から見て反時計回りに線積分した値をそれぞれ求めなさい。 問題4 問題 1から3の結果および物理学 III の教科書のガウスの法則およびアンペールの法則の記述を参 考にして、ベクトル場AとBは、電磁気学において、 それぞれどのような物理量によって生ずるのか、さら に、その物理量は xyz 直交座標系のどの位置に存在しているのかについて論じなさい。(ヒント:面積分や線 積分の値が a→0やa→0の極限でどうなるかを考えてみるとよい。) 以上

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数学 高校生

なぜこの範囲なのですか?

OP=2, ZPOH=0であるから,Pの座標は よって, Sは 20+α=90° のとき最大値 12(V5+1)をとる。 計> AQKHの面積を求めるには、辺KH, QK の長さがわかればよい。そのためには,点P 半径rの円x+y=r?上の点 A(x, y) は,x=rcosa、 y=rsina (aは動径OAの表 す角)とおけることと, ZPOQ=90° より,ZQOH= POH+90° であることに着目。 象限を動く点である。ただし,原点Oに対して, 常に ZPOQ18 であるとす 更にZPOH=0とする。このとき、AQKH の面積Sは tan0="コのと きをもつ。まず,これを書き DOO00 +cの最大値を求めよ。 253 を動く点で x また。 る。 基本 152) をとる。 す。 最大値C き。 用できる。 【類早稲田大) 重要159) 点Qの座標を式に表すことがポイント。 4章 (2cos 0, 2sinθ) 27 が消去できた形になる。 って,以後はBのみを 三ればよい。 Q 4 (4cos(0+90°), 4sin(0+90°)) すなわち(-4sin0, 4cos0) S=KH-QK=;(2cosθ+4sin0)-4cosé ただし 0°<0<90° 1 -4 K 0 6H2× ゆえに =2(2cos?0+4sin@cos0) =2(1+cos 20+2sin20)=2{V5 sin(20+α)+1} 辺 三理 sin角 外接円の半径) 三角関数の合成。 2 0°<a<90°を満たす角。aは具体的な角として表す , COS α= 75 (0°<) α<20+α<180°+α (<270°) ただし,aは sina=ー ことはできない。 の公式を利用する。 『くの<90°から 1 20+a=90°のとき tan 20=tan(90°-α)= tan α COS α 1 =2 sina Asina= V5 2 Cos α= のとき, 2tan 0 -=2 よって tan?0+tan0-1=0 となるから, (tan0 についての2次方程 式とみて解く。 ゆえに 1-tan'0 アー1+ 5 tan 0= となるのは、 自形のときで 『くB<90° より tan 0>0 であるから 2 後習|0を原点とする座標平面上に点 A(-3, 0) をとり, 0°<0<120° の範囲にある0 162 に対して,次の条件(a), (b) を満たす2点B, Cを考える。 (a) Bはy>0の部分にあり, OB=2かつ ZAOB=180°-0である。 (b) Cはy<0の部分にあり, OC=1かつ ZBOC=120° である。ただし, AABC は0を含むものとする。 (1) A0ABと AOACの面積が等しいとき, θの値を求めよ。 (2) 0を0°<0<120° の範囲で動かすとき, △0ABと △0ACの面積の和の最大 値と,そのときのsin0の値を求めよ。 する。 三社大) (東京大) 104

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