Integrali Curvilinei
Supponiamo che sia una funzione continua
e che sia lequazione di una
curva a tangente variabile con
continuit�.
Scegliamo un sistema di
punti che dividono la curva in archi elementari , e consideriamo la somma integrale . Il
limite di questa somma per e max � per definizione, lintegrale curvilineo di prima specie
(ds � il differenziale dellarco) e si calcola con laiuto della formula
.
Nel caso in cui la curva C sia data in forma parametrica: , si ha:
Si considerano anche gli
integrali curvilinei di prima specie delle funzioni di tre variabili , prese su una curva spaziale che si calcolano in modo analogo.
Lintegrale curvilineo di prima specie non dipende dal verso del cammino
dintegrazione; se la funzione integranda f viene interpretata coma la densit�
lineare della curva dintegrazione C , questo integrale rappresenta la massa della
curva C.
Se e sono funzioni continue e se � una curva C a tangente variabile con continuit� quando x varia da a a b, allora lintegrale curvilineo di seconda specie corrispondente si esprime nel modo seguente: .
Nel caso pi� generale quando la curva C � data in forma parametrica: , dove t varia da a , si ha: .
Formule analoghe sono valide
per lintegrale curvilineo di seconda specie preso su una curva spaziale.
Lintegrale curvilineo di
seconda specie cambia il suo segno quando cambia il verso del cammino dintegrazione.
Nel senso meccanico, questo integrale pu� essere interpretatocome il lavoro della
corrispondente forza variabile lungo la curva
dintegrazione C.
Differenziale totale
Se lespressione integranda di un certo integrale curvilineo di seconda specie � il differenziale totale di una certa funzione monodroma , cio� , questo integrale curvilineo non dipende dal cammino dintegrazione e vale la formula di Newton-Leibniz
, (1)
dove � il punto iniziale ed il punto finale
del cammino dintegrazione. In particolare, se il contorno dintegrazione C �
chiuso, allora . (2) Se:
il contorno dintegrazione C si trova completamente nellinterno di un dominio
semplicemente connesso S.
le funzioni P(x,y) e Q(x,y) assieme con le loro derivate parziali del primo ordine sono
continue nel dominio S, allora la condizione necessaria e sufficiente per lesistenza
di una funzione U � che
luguaglianza: sia
soddisfatta nel dominio S.
Se le condizioni 1) e 2) non
sono soddifatte, la condizione delle derivate parziali non garantisce lesistenza di
una funzione monodroma U e le formule (1) e (2) possono essere non valide.
Consideriamo un campo scalare G(x,y,z) ed una curva regolare T caratterizzata dalle seguenti equazioni parametriche :
alla quale
attribuiamo un verso positivo ;indichiamo inoltre con A
e B i suoi estremi e e i valori del parametro che li generano
nellordine.
Si definisce integrale
curvilineo di G esteso alla curva T , con il verso positivo indicato :
W assume il valore 1 se
mentre t si sposta nel verso positivo dellasse il punto P si muove su T nel verso
positivo fissato altrimenti W assume il valore 1.
Se T non � orientata W =1.
Dato il campo
vettoriale V(x,y,z) che supponiamo essere regolare nel sottoinsieme D dello spazio in 3
dimensioni e sia T la curva descritta dallequazione parametrica illustrata nel caso
precedente ;
si definisce:
ossia considerando le equazioni parametriche