Stokes' theorem, also known as the Kelvin–Stokes theorem after Lord Kelvin and George Stokes, the fundamental theorem for curls or simply the curl theorem, is a theorem in vector calculus on . Given a vector field, the theorem relates the integral of the curl of the vector field over some surface, to the line integral of the vector field around the boundary of the surface. The classical theorem of Stokes can be stated in one sentence: The line integral of a vector field over a loop is equal to the flux of its curl through the enclosed surface. It is illustrated in the figure, where the direction of positive circulation of the bounding contour ∂Σ, and the direction n of positive flux through the surface Σ, are related by a right-hand-rule. For the right hand the fingers circulate along ∂Σ and the thumb is directed along n.
Stokes' theorem is a special case of the generalized Stokes theorem. In particular, a vector field on can be considered as a 1-form in which case its curl is its exterior derivative, a 2-form.
Let be a smooth oriented surface in with boundary . If a vector field is defined and has continuous first order partial derivatives in a region containing , then
More explicitly, the equality says that
The main challenge in a precise statement of Stokes' theorem is in defining the notion of a boundary. Surfaces such as the Koch snowflake, for example, are well-known not to exhibit a Riemann-integrable boundary, and the notion of surface measure in Lebesgue theory cannot be defined for a non-Lipschitz surface. One (advanced) technique is to pass to a weak formulation and then apply the machinery of geometric measure theory; for that approach see the coarea formula. In this article, we instead use a more elementary definition, based on the fact that a boundary can be discerned for full-dimensional subsets of .
A more detailed statement will be given for subsequent discussions.
Let be a piecewise smooth Jordan plane curve. The Jordan curve theorem implies that divides into two components, a compact one and another that is non-compact.
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Discrete mathematics is a discipline with applications to almost all areas of study. It provides a set of indispensable tools to computer science in particular. This course reviews (familiar) topics a
This is an introductory course on Elliptic Partial Differential Equations. The course will cover the theory of both classical and generalized (weak) solutions of elliptic PDEs.
En géométrie différentielle, l'intégrale curviligne est une intégrale où la fonction à intégrer est évaluée sur une courbe Γ. Il y a deux types d'intégrales curvilignes, selon que la fonction est à valeurs réelles ou à valeurs dans les formes linéaires. Le second type (qui peut se reformuler en termes de circulation d'un champ de vecteurs) a comme cas particulier les intégrales que l'on considère en analyse complexe. Dans cet article, Γ est un arc orienté dans R, rectifiable c'est-à-dire paramétré par une fonction continue à variation bornée t ↦ γ(t), avec t ∈ [a, b].
En mathématiques, le théorème de Green, ou théorème de Green-Riemann, donne la relation entre une intégrale curviligne le long d'une courbe simple fermée orientée C par morceaux et l'intégrale double sur la région du plan délimitée par cette courbe. Ce théorème, nommé d'après George Green et Bernhard Riemann, est un cas particulier du théorème de Stokes. thumb|upright=0.9|Domaine délimité par une courbe régulière par morceaux. Vu comme cas particulier du théorème de Stokes, le théorème s'écrit sous la forme suivante, en notant ∂D la courbe C et ω la forme différentielle.
En physique, une surface est une étendue géométrique à deux dimensions, sur laquelle il est localement possible de se repérer à l'aide de deux coordonnées réelles, comme dans le plan (avec l'abscisse et l'ordonnée) ou sur une sphère (avec la latitude et la longitude). Une surface apparaît généralement comme une interface entre deux milieux, ou entre l'intérieur et l'extérieur d'un système physique, supportant une distribution surfacique d'un champ scalaire, ou à travers laquelle passe un flux d'un champ vectoriel.
Le contenu de ce cours correspond à celui du cours d'Analyse I, comme il est enseigné pour les étudiantes et les étudiants de l'EPFL pendant leur premier semestre. Chaque chapitre du cours correspond
Concepts de base de l'analyse réelle et introduction aux nombres réels.
Recently, we have established and used the generalized Littlewood theorem concerning contour integrals of the logarithm of an analytical function to obtain a few new criteria equivalent to the Riemann hypothesis. Here, the same theorem is applied to calcul ...
We study applications of spectral positivity and the averaged null energy condition (ANEC) to renormalization group (RG) flows in two-dimensional quantum field theory. We find a succinct new proof of the Zamolodchikov c-theorem, and derive further independ ...
Explore la signification de la notation dans l'Analyse III à travers des exemples d'équations de flux de cisaillement et de rotation, en mettant l'accent sur la signification des champs vectoriels et des intégrales de lignes.
Hawking's black hole area theorem was proven using the null energy condition (NEC), a pointwise condition violated by quantum fields. The violation of the NEC is usually cited as the reason that black hole evaporation is allowed in the context of semiclass ...