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Lección Teoremas fundamentales I

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Teoremas fundamentales I

✦ Aprenderas sobre los teoremas fundamentales del calculo vectorial: teorema de Green, teorema de Stokes, y como conectan integrales de linea con integrales de superficie

Roadwise Consulting

Firmado y verificado · Fernando Castro

Objetivo: Conocer los teoremas fundamentales I: teorema de Green, teorema de Stokes, conexion entre integrales.

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Teoremas fundamentales I

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Teoremas fundamentales I: Green y Stokes

Los teoremas de Green y Stokes conectan integrales de linea con integrales de superficie. Son generalizaciones del teorema fundamental del calculo y herramientas poderosas para simplificar calculos complejos.

Teorema de Green

El teorema de Green relaciona la integral de linea alrededor de una curva cerrada con la integral doble sobre la region encerrada. Es la version 2D del teorema de Stokes.

  • Teorema de Green: ∮_C P·dx + Q·dy = ∫∫_R (∂Q/∂x - ∂P/∂y) dA.
  • Curva C orientada positivamente (contrario a las manecillas del reloj).
  • Version flujo: ∮_C F·n ds = ∫∫_R ∇·F dA (teorema de la divergencia 2D).
  • Teorema de Stokes: ∮_C F·dr = ∫∫_S (∇×F)·dS (version 3D de Green).
  • Condiciones: F debe ser continuamente diferenciable en la region.
  • Aplicaciones: calcular areas, simplificar integrales complejas.
  • Area con Green: A = (1/2)∮_C x·dy - y·dx.
TeoremaDimensionConecta
Fundamental del calculo1DIntegral de derivada = diferencia en extremos
Green2DIntegral de linea cerrada = integral doble
Stokes3D (superficie)Integral de linea = integral de superficie
Gauss/Divergencia3D (volumen)Flujo por superficie cerrada = integral triple
GeneralizadonDIntegral en frontera = integral del interior
  1. Paso 1: Identificar el teorema aplicable

    ¿Es curva cerrada en 2D? Usa Green. ¿Es superficie en 3D? Usa Stokes. ¿Es volumen? Usa Gauss.

Paso 1 de 4

Estos teoremas son la columna vertebral del electromagnetismo. Las ecuaciones de Maxwell se expresan con estos teoremas. La ley de Faraday y la ley de Ampere son aplicaciones directas del teorema de Stokes.

Piensa y responde

¿Que relaciona el teorema de Green?

El teorema de Stokes es una generalizacion del teorema de Green a 3 dimensiones.

El teorema de Green permite calcular areas con la formula A = (1/2)∮_C ·dy - ·dx.

Relaciona cada teorema con su dimension:

      Clasifica estos problemas segun el teorema mas apropiado:

      Arrastra cada ficha a su categoría (o tócala y luego toca la categoría). También puedes usar el teclado.

      Ordena los pasos para usar Green y calcular ∮_C (x²y)dx + (xy²)dy sobre el circulo unitario:

        Coloca los elementos en orden y pulsa Comprobar.

        ¿Por que todos estos teoremas son versiones diferentes del mismo principio fundamental?

        Tu texto se guarda sólo en este dispositivo.

        Para dominar este tema

        • Aplica el teorema de Green para simplificar integrales.
        • Aplica el teorema de Stokes en 3D.
        • Calcula areas usando integrales de linea.
        • Comprende la conexion entre frontera e interior.
        • Interpreta fisicamente estos teoremas.

        Teoremas fundamentales

        Aquí se mira lo que ya fuiste acertando. Pulsa «Comprobar» para saber si puedes seguir.

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        No pasa nada: vamos a verlo de otra manera

        Elige el ángulo que más te ayude. Nada es obligatorio ni cuenta como nota.

        Practica un pocoProfundiza en teoremas fundamentales

        Los teoremas fundamentales del calculo vectorial unifican todas las integrales. Son la generalizacion mas elegante del teorema fundamental del calculo.

        ¿Que teorema usarias para calcular el flujo de F a traves de una esfera?

        El teorema de Green solo aplica a regiones simplemente conexas.

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