Michael Corral: Vector Calculus
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Contents<br />
Preface<br />
iii<br />
1 <strong>Vector</strong>s in Euclidean Space 1<br />
1.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1<br />
1.2 <strong>Vector</strong> Algebra . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9<br />
1.3 Dot Product . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15<br />
1.4 Cross Product . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20<br />
1.5 Lines and Planes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31<br />
1.6 Surfaces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40<br />
1.7 Curvilinear Coordinates . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47<br />
1.8 <strong>Vector</strong>-Valued Functions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51<br />
1.9 Arc Length . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59<br />
2 Functions of Several Variables 65<br />
2.1 Functions of Two or Three Variables . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65<br />
2.2 Partial Derivatives . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71<br />
2.3 Tangent Plane to a Surface . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75<br />
2.4 Directional Derivatives and the Gradient . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78<br />
2.5 Maxima and Minima . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83<br />
2.6 Unconstrained Optimization: Numerical Methods . . . . . . . . . . . . . 89<br />
2.7 Constrained Optimization: Lagrange Multipliers . . . . . . . . . . . . . . 96<br />
3 Multiple Integrals 101<br />
3.1 Double Integrals . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101<br />
3.2 Double Integrals Over a General Region . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105<br />
3.3 Triple Integrals . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110<br />
3.4 Numerical Approximation of Multiple Integrals . . . . . . . . . . . . . . 113<br />
3.5 Change of Variables in Multiple Integrals . . . . . . . . . . . . . . . . . . 117<br />
3.6 Application: Center of Mass . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 124<br />
3.7 Application: Probability and Expected Value . . . . . . . . . . . . . . . . 128<br />
4 Line and Surface Integrals 135<br />
4.1 Line Integrals . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 135<br />
4.2 Properties of Line Integrals . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 143<br />
4.3 Green’s Theorem . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 150<br />
v