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令和元年度・基礎科目 I-3-1

ベクトルの発散(div)

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解説

ポイント

ベクトルの発散 div V を,偏微分して足し合わせて求める問題です。

考え方と解き方

発散は,x成分を x で,y成分を y で,z成分を z でそれぞれ偏微分して足したものです。

偏微分では,ほかの変数は定数とみなします。sin u の微分は cos u,cos u の微分は -sin u です。

  • ∂Vx/∂x:sin(x+y+z) を x で微分して cos(x+y+z)
  • ∂Vy/∂y:cos(x+y+z) を y で微分して -sin(x+y+z)
  • ∂Vz/∂z:z を z で微分して 1
  • 足すと div V=cos(x+y+z)-sin(x+y+z)+1
  • 点 (2π, 0, 0) では x+y+z=2π。cos 2π=1,sin 2π=0 なので 1-0+1=2。答えは ⑤ 2

ほかの選択肢

④(1):z成分の微分の 1 か,cos 2π=1 のどちらかを落とすと出る値です。

③(0):cos 2π を cos π=-1 と取りちがえると出る値です。

覚えておくこと

  • div V は「x成分を x で,y成分を y で,z成分を z で」偏微分して足す。結果はスカラー
  • 偏微分は,その変数以外を定数と見て微分する
sin 2π=0,cos 2π=1

出典:令和元年度 技術士第一次試験 基礎科目 I-3-1(公益社団法人日本技術士会) ジャンル:数学