小林昭七「続 微分積分読本 – 多変数 – 」裳華房
講義予定
授業内容
この授業は、数理科学�気離轡薀丱垢亡陲鼎い胴圓い泙后�数理科学�気離轡薀丱垢魏爾謀昇椶靴泙垢里如∋仮箸靴討�ださい。
なお、この授業の内容は数理科学�靴箸盍愀犬�深いので、そちらのシラバスも下に転載しておきます。
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数学�気燃悗鵑逝進竸瑤糧�積分の補足として2変数のベクトル値関数を取り上げ,その取り扱い方法と幾何学的・物理的意味を学ぶ.3変数あるいはより多くの変数を扱う方法については,数理科学�靴燃惱�する.数学や物理など数学を本格的に使う分野,あるいは電磁気学・流体を扱う分野に将来進む場合は,数理科学�靴鯤擦擦突�修しておくことが望ましい.
陰関数定理と逆関数定理:関係式f(x,y)=0によって結ばれた2つの変数x,yがあったとき,yをxの関数(関数fによって表される陰関数)として表せるための条件を考察する.また変数変換とその応用について学ぶ.
平面曲線の幾何:1で学習したことに基づき,方程式f(x,y)=0が定める曲線のパラメータ表示,接ベクトルと法ベクトル,曲率,弧長などの求め方を考える.
平面上のベクトル場と線積分:ベクトル場の概念を説明し,関数が定める勾配ベクトル場などの基本的例とその意味を考える.また平面のベクトル場(またはベクトル場に対応する微分1形式)の曲線上の積分(線積分)を調べる.
条件付き最大最小問題:f(x,y)=0という拘束条件を受けている変数x,yの関数g(x,y)について,その極大・極小を求めるラグランジュの未定乗数法を学び,幾何学的意味を考察する.
面積分:空間内の曲面を2つのパラメータによって表し,曲面上の積分によって面積などを表すことを学ぶ.重積分に関する変数変換公式を完全にマスターすることが重要である.
グリーンの定理とガウスの定理:平面の中の閉曲線上での線積分を曲線が囲む領域での面積分に帰着するグリーンの定理とガウスの定理を学び,平面ベクトル場の回転と発散の意味を考察する
参考:数理科学�轡轡薀丱�
空間や空間内の図形上の解析を中心に,多変数のベクトル値関数の取り扱いを学ぶ.数学�気燃悗鵑斉睛討糧�展であるがより幾何学的である.高次元の幾何学,相対性理論,場の理論,電磁気学,流体力学などを本格的に勉強する際には必要となる科目である.
陰関数と逆関数:関数による関係式f(x1,…,xn)=0があれば,適当な状況下では一つの座標を他の座標の関数として表現できること(陰関数定理)を学ぶ.また陰関数の微分と関係式の偏微分との関係を考察する.陰関数定理とその延長である逆関数定理を用いて,いくつかの関数の零点として表される図形(部分多様体)のパラメータ表示を考察する.このようなパラメータ表示の応用として,ラグランジュの未定乗数法にも触れる.
接ベクトルと接空間:空間図形の接ベクトルの意味をさまざまな角度(図形上の曲線に沿った速度ベクトル,方向微分,一次の微分作用素)から考察し,接ベクトル全体がつくるベクトル空間として接空間の概念を導入する.
ベクトル場:接ベクトルの空間分布であるベクトル場とベクトル場の力学的意味づけ(フロー)について簡単に解説する.関数から決まる勾配ベクトル場などの基本例にも触れる.
微分形式とその積分:多重積分の計算と変数変換則を復習し,このような変換則と調和する概念としての微分形式と,その積分(線積分・面積分・体積分)を学ぶ.多重積分を形式化することによって実際の計算が簡易化することを体験する.
ストークスの定理:面積分と線積分,体積分と面積分を結ぶ公式であるストークスの定理と,その特殊ケースとしてグリーンの定理,ガウスの定理を学ぶ.この二つの定理によってベクトル場の発散や回転の流体力学的意味付けを理解する.
|f(x,y)-f(a,b)|<ε, (|x-a|<δ, |y-b|<δ)最初のコンマ 「, 」 は 「ただし・・・のとき」 の意味であり, 括弧内のコンマ 「, 」 は 「かつ」 の意味にとります。 ほかにも「続微分積分読本」には同様に解釈すべき個所があります。 例えば, 第29頁などがそうです。
⇔ F⊂Rm がなお、板書の書き誤りに気づいたら、授業終了後に報告に来るのではなく、その場で指摘してもらえると皆が助かるでしょう。開集合閉集合ならば f-1(F)⊂Rn も閉集合である