د. محمد مدحت موسى

أستاذ الرياضيات المساعد

مبرهنة غرين

مبرهنة غرين


مواضيع في الحسبان
المبرهنة الأساسية
نهايات الدوال
استمرارية
مبرهنة القيمة المتوسطة

في الرياضيات، مبرهنة غرين تعطي العلاقة بين التكامل الخطي حول منحنى بسيط مغلق C والتكامل الثنائي على منطقة مستوية D محصورة ضمن C. تعد النظرية حالة خاصة ثنائية البعد من نظرية أعم هي مبرهنة ستوكس, وجاء الاسم كتقدير للرياضياتي الإنكليزي جورج غرين.

ليكن C منحنى مغلق بسيط، إيجابي الوجهة، متفرع أملس، في المستوى  mathbb{R} 2، ولتكن D المنطقة المحصورة بالمنحنى C. إذا كانت L وM دوال في (x، y) معرفة على منطقة مفتوحة تحتوي D ولها مشتقات جزئية متصلة هناك، فإن

oint_{C} (L, mathrm{d}x + M, mathrm{d}y) = iint_{D} left(frac{partial M}{partial x} - frac{partial L}{partial y}
ight), mathrm{d}x, mathrm{d}y.

في حالة الوجهة الإيجابية، يمكن رسم سهم يشير باتجاه عكس عقارب الساعة في الدائرة الصغيرة الموجودة وسط علامة التكامل (oint).

لمبرهنة غرين أهمية كبيرة في الفيزياء، لحل تكاملات جريان ثنائي البعد، وتنص على أن مجموع التدفقين عند أي نقطة داخل الحجم تساوي إجمالي التدفق المتجمع حول مساحة مغلقة.

البرهان عندما تكون D منطقة بسيطة

إذا كانت D منطقة بسيطة حدودها تحوي المنحيات C1، C2، C3, C4، يصبح تمثيل مبرهنة غرين ممكناً.

فيما يلي برهان للنظرية في حالة منطقة بسيطة D، وهي منطقة من النوع I (تلفظ واحد) تكون فيها C2 وC4 عبارة عن مستقيمين قائمين. يوجد أيضا برهان مماثل للحالة D منطقة من النوع II (تلفظ اثنان) حيث تكون C1 وC3 خطوط مستقيمة. يمكن استخلاص الحالة العامة من هذه الحالة الخاصة بتقريب المجال D باتحاد مؤلف من مجالات بسيطة.

إذا كان ممكن إثبات أن

int_{C} L, dx = iint_{D} left(- frac{partial L}{partial y}
ight), dAqquadmathrm{(1)}

و

int_{C} M, dy = iint_{D} left(frac{partial M}{partial x}
ight), dAqquadmathrm{(2)}

صائبتان، فإنه يكون قد تم برهنة نظرية غرين في الحالة الأولى.

عرف منطة D من النوع I كما هو مبين في الصورة:

D = {(x,y)|ale xle b, g_1(x) le y le g_2(x)}

حيث g1 وg2 هما دالتان متصلتان على الفترة [a, b]. احسب التكامل الثنائي في العلاقة (1):


egin{align}
iint_D frac{partial L}{partial y}, dA
& =int_a^b,int_{g_1(x)}^{g_2(x)} frac{partial L}{partial y} (x,y),dy,dx \
& = int_a^b Big{L(x,g_2(x)) - L(x,g_1(x)) Big} , dxqquadmathrm{(3)}
end{align}

الآن قم باحتساب التكامل الخطي في العلاقة (1). C يمكن إعادة صياغتها كاتحاد لأربعة منحنيات: C1, C2, C3, C4.

مع C1، استعن بالدوال الوسيطة: x = x, y = g1(x), axb. على ذلك

int_{C_1} L(x,y), dx = int_a^b L(x,g_1(x)), dx

مع C3، استخدم الدوال الوسيطة: x = x, y = g2(x), axb. بالتالي

 int_{C_3} L(x,y), dx = -int_{-C_3} L(x,y), dx = - int_a^b L(x,g_2(x)), dx

التكامل على C3 يصبح سالباً لأنه يخالف الاتجاه الموجب b إلى a, حيث أن C متجهة إيجاباً (عكس عقارب الساعة). على C2 وC4 بينما x تبقى ثابتة ما يعني أن

 int_{C_4} L(x,y), dx = int_{C_2} L(x,y), dx = 0

لذلك،


egin{align}
int_{C} L, dx & = int_{C_1} L(x,y), dx + int_{C_2} L(x,y), dx + int_{C_3} L(x,y), dx + int_{C_4} L(x,y), dx \
& = -int_a^b L(x,g_2(x)), dx + int_a^b L(x,g_1(x)), dxqquadmathrm{(4)}
end{align}

بدمج (3) مع (4)، نحصل على العلاقة (1). بحسابات مماثلة يمكن الحصول على العلاقة (2).

جامعة المجمعة

أهلاً ومرحباً بكم

كلية العلوم والدراسات الإنسانية

بحوطة سدير

قسم الرياضيات

المتواجدون الأن على الموقع

أضغط لمعرفة الموقع الجغرافى

محرك بحث جوجل

إستبيانات

الرجاء من الطلبة تعبئة الاستبيانات الخاصة بالمقرر وخبرة الطالب والبرنامج

1- استبانه تقويم المقرر (حساب التفاضل والتكامل (2)- S352)

2- استبانة تقويم خبرة الطالب S352

3- استبانه تقويم برنامج الرياضيات S352

الساعات المكتبية

الأثنين: 10 - 12

الثلاثاء: 8 - 10

الأربعاء: 8 - 10

أرقام الاتصال


dr.eng.mmmm@gmail.com

mm.mousa@mu.edu.sa

اللوائح الطلابية بجامعة المجمعة

إعلانات

1- أختبار مقرر حساب التفاضل والتكامل 2 (يوم الثلاثاء الموافق 12 / 5 / 1436 هـ)

2- أختبار مقرر تحليل المتجهات (يوم الأربعاء الموافق 20 / 5 / 1436 هـ)

مواقع التواصل الإجتماعى

روابط مفيدة على موقع الجامعة




التقويم الهجرى والميلادى

	

أوقات الصلاة لمدينة الرياض

	

إحصائية الموقع

عدد الصفحات: 128

البحوث والمحاضرات: 155

الزيارات: 60481