Integrali Curvilinei

I Specie

  Supponiamo che  sia una funzione continua e che  sia l’equazione 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, l’integrale curvilineo di prima specie

(ds � il differenziale dell’arco) e si calcola con l’aiuto 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. L’integrale curvilineo di prima specie non dipende dal verso del cammino d’integrazione; se la funzione integranda f viene interpretata coma la densit� lineare della curva d’integrazione C , questo integrale rappresenta la massa della curva C.
 
 

II Specie

  Se  sono funzioni continue e se � una curva C a tangente variabile con continuit� quando x varia da a a b, allora l’integrale 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 , si ha: .

  Formule analoghe sono valide per l’integrale curvilineo di seconda specie preso su una curva spaziale.
  L’integrale curvilineo di seconda specie cambia il suo segno quando cambia il verso del cammino d’integrazione. Nel senso meccanico, questo integrale pu� essere interpretatocome il lavoro della corrispondente forza variabile lungo la curva d’integrazione C.

  Differenziale totale

  Se l’espressione 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 d’integrazione e vale la formula di Newton-Leibniz

, (1)

dove  � il punto iniziale ed  il punto finale del cammino d’integrazione. In particolare, se il contorno d’integrazione C � chiuso, allora . (2)   Se:
          il contorno d’integrazione C si trova completamente nell’interno 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 l’esistenza di una funzione U � che
l’uguaglianza: sia soddisfatta nel dominio S.
  Se le condizioni 1) e 2) non sono soddifatte, la condizione delle derivate parziali non garantisce l’esistenza di una funzione monodroma U e le formule (1) e (2) possono essere non valide.
 
 

In campo scalare

  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 nell’ordine.
  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 dell’asse il punto P si muove su T nel verso positivo fissato altrimenti W assume il valore –1.
Se T non � orientata W =1.
 
 

  In campo vettoriale

  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 dall’equazione parametrica illustrata nel caso precedente ;
si definisce:

ossia considerando le equazioni parametriche


Esercizio

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