点 P とベクトル v の先端をドラッグできます
微分形式の幾何
1形式を平行線の「層 (stack)」、2形式を向きつき面積セルで描き、外微分 d とストークスを可視化します(2次元)。
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デモ一覧
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3大積分定理
ω = P dx + Q dy ⟶ dω = (∂Q/∂x − ∂P/∂y) dx∧dy
1形式 ω
dx
x dy
−y dx + x dy
y dx + x dy = d(xy)(完全形式)
ペアリング ω(v)
点 P
—
ω|
P
= (P, Q)
—
ベクトル v
—
ω(v) = P·v
x
+Q·v
y
—
ω(v) は「v が層の線を横切る本数」(符号つき)に等しい。線が密=ω が大きい。
表示
1形式 ω の層(平行線)
外微分 dω(2形式)を色で表示
2形式の向きセルを表示
一般化ストークス ∮
∂R
ω = ∬
R
dω
円板
正方形
領域サイズ R
0.90
左辺 ∮
∂R
ω
—
右辺 ∬
R
dω
—
—
解説
1形式
はベクトルに数を返す線形写像。幾何的には「等間隔の平行線の層」で、ω(v) は v が横切る線の本数です。
外微分
d は 1形式から
2形式
dω を作り、2次元では dω=(Q
x
−P
y
)dx∧dy(=回転)。
完全形式
df は必ず閉 (d(df)=0)。
一般化ストークス
∮
∂R
ω = ∬
R
dω
はグリーンの定理そのもの。3次元の rot・div(ストークス・発散定理)も同じ枠組みで、
3大積分定理デモ
で扱います。