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Mathematik Analysis – Kurvenintegrale

15 KartenMathematikatrio07.10.2026Nur mit Link

Karteikarten zum Thema „Mathematik“ · 15 Karten · von atrio. Beispiele: Was ist ein Kurvenintegral 1. Art (Skalar-Kurvenintegral)? · Was ist ein Kurvenintegr…

Karten

15 Karten
STANDARD

Was ist ein Kurvenintegral 1. Art (Skalar-Kurvenintegral)?

Rückseite

Integral eines Skalarfeldes entlang einer Kurve: ∫_C f(x) ds = ∫_a^b f(r(t)) |r'(t)| dt, wobei ds das Bogenlängenelement ist.

STANDARD

Was ist ein Kurvenintegral 2. Art (Vektor-Kurvenintegral)?

Rückseite

Integral eines Vektorfeldes entlang einer orientierten Kurve: ∫_C F·dr = ∫_a^b F(r(t))·r'(t) dt, misst die Arbeit des Feldes entlang des Pfades.

STANDARD

Wie berechnet man das Bogenlängenelement ds bei einer Parameterdarstellung r(t)?

Rückseite

ds = |r'(t)| dt, also der Betrag der Ableitung der Parameterdarstellung nach dem Parameter mal dt.

STANDARD

Wann ist ein Kurvenintegral 2. Art wegunabhängig?

Rückseite

Genau dann, wenn das Vektorfeld ein Gradientfeld ist (F = ∇φ), also ein Potential φ existiert – dann hängt das Integral nur von Anfangs- und Endpunkt ab.

STANDARD

Was besagt der Satz von Green in der Ebene?

Rückseite

Für ein einfach zusammenhängendes Gebiet G mit Randkurve C: ∮_C (P dx + Q dy) = ∬_G (∂Q/∂x - ∂P/∂y) dA – verbindet Kurvenintegral mit Flächenintegral.

STANDARD

Was besagt der Satz von Stokes im ℝ³?

Rückseite

Für eine Fläche Σ mit Randkurve ∂Σ: ∮_∂Σ F·dr = ∬_Σ (∇×F)·n dσ – verknüpft Kurvenintegral des Vektorfeldes mit Flächenintegral seiner Rotation.

STANDARD

Was besagt der Gaußsche Integralsatz (Divergenzsatz)?

Rückseite

Für einen abgeschlossenen Volumenkörper V mit Randfläche ∂V: ∬_∂V F·n dσ = ∭_V ∇·F dV – verbindet Fluss durch Randfläche mit Volumenintegral der Divergenz.

STANDARD

Was ist ein konservatives Vektorfeld?

Rückseite

Ein Vektorfeld F heißt konservativ, wenn es ein Gradientfeld ist (F = ∇φ) – dann verschwindet die Rotation (∇×F = 0) und Kurvenintegrale sind wegunabhängig.

STANDARD

Wie prüft man, ob ein Vektorfeld im ℝ² ein Gradientfeld ist?

Rückseite

Für F = (P, Q) muss die Integrabilitätsbedingung ∂P/∂y = ∂Q/∂x im Untersuchungsgebiet erfüllt sein (bei einfach zusammenhängendem Gebiet hinreichend).

STANDARD

Was ist der Unterschied zwischen geschlossener und offener Kurve beim Kurvenintegral 2. Art?

Rückseite

Bei geschlossener Kurve (∮) kann der Integralsatz von Green/Stokes angewendet werden; bei offener Kurve hängt das Ergebnis vom konkreten Pfad ab, außer bei Gradientfeldern.

STANDARD

Wie berechnet man die Arbeit eines Kraftfeldes F entlang einer Kurve C?

Rückseite

Arbeit W = ∫_C F·dr = ∫_a^b F(r(t))·r'(t) dt – das Kurvenintegral 2. Art des Kraftfeldes entlang des Bewegungsweges.

STANDARD

Was bedeutet 'einfach zusammenhängend' für die Anwendung der Integralsätze?

Rückseite

Jede geschlossene Kurve kann im Gebiet stetig zu einem Punkt zusammengezogen werden – ohne Löcher. Voraussetzung für Green, Stokes und Potentialexistenz.

STANDARD

Wie bestimmt man ein Potential φ zu einem Gradientfeld F = (P, Q, R)?

Rückseite

Integriere ∂φ/∂x = P nach x, vergleiche ∂φ/∂y mit Q und ∂φ/∂z mit R, bestimme Integrationskonstanten als Funktionen der anderen Variablen.

STANDARD

Was ist die Zirkulation eines Vektorfeldes entlang einer geschlossenen Kurve?

Rückseite

Die Zirkulation ist das Kurvenintegral 2. Art entlang einer geschlossenen Kurve: ∮_C F·dr – misst die 'Wirbelstärke' des Feldes entlang des geschlossenen Pfades.

STANDARD

Wann verschwindet das Kurvenintegral 2. Art eines Gradientfeldes über eine geschlossene Kurve?

Rückseite

Immer, denn ∮_C ∇φ·dr = φ(Ende) - φ(Anfang) = 0 bei geschlossenem Pfad – direkter Folgerung aus dem Hauptsatz der Differential- und Integralrechnung.

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