background image

 

264 

WYKŁAD Nr 21 
 

CAŁKI KRZYWOLINIOWE 

 
A) POJĘCIA WSTĘPNE 
 
Def.1.1. (łuk regularny (gładki) na płaszczyźnie) 

 

Łukiem regularnym (gładkim)

 na płaszczyźnie nazywamy krzywą o równaniach: 

 

β

α

=

=

,

)

(

),

(

t

t

y

y

t

x

x

 

 

spełniającą następujące warunki: 

 

1.

  funkcje 

)

(

),

(

t

y

t

x

 mają ciągłe pochodne w przedziale 

β

α,

2.

  różnym wartościom parametru t z przedziału 

β

α,

 odpowiadają różne punkty krzywej; 

3.

  pierwsze  pochodne 

)

(

),

(

t

y

t

x

  nie  znikają  jednocześnie  w 

β

α,

  tzn. 

[

]

[

]

0

)

(

)

(

2

2

>

+

t

y

t

x

,  gdzie 

β

α

,

t

 

 
Def.1.2. (łuk regularny (gładki) w przestrzeni) 

 

Łukiem regularnym (gładkim)

 w przestrzeni nazywamy krzywą o równaniach: 

 

β

α

=

=

=

,

)

(

),

(

),

(

t

t

z

z

t

y

y

t

x

x

 

 

spełniającą następujące warunki: 

 

1.

  funkcje 

)

(

),

(

),

(

t

z

t

y

t

x

 mają ciągłe pochodne w przedziale 

β

α,

2.

  różnym wartościom parametru t z przedziału 

β

α,

 odpowiadają różne punkty krzywej; 

3.

  pierwsze pochodne 

)

(

),

(

),

(

t

z

t

y

t

x

 nie znikają jednocześnie w 

β

α,

 tzn. 

[

]

[

]

[

]

0

)

(

)

(

)

(

2

2

2

>

+

+

t

z

t

y

t

x

β

α

,

t

 

 
Geometrycznie rzecz biorąc, łuk regularny (gładki) nie przecina się sam z sobą i ma w każdym punkcie 
styczną zmieniającą się w sposób ciągły wraz ze zmianą punktu na krzywej. 
 
Uwaga

: Mówiąc obrazowo, łuk gładki (regularny) to taka krzywa, którą można wykreślić bez odrywania 

ręki od kartki oraz bez wracania do wcześniej już wykreślonych punktów (patrz Rys.1.) Krzywe b), c) są 
łukami gładkimi, natomiast pozostałe nimi nie są. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

       a)   

 

     b)   

 

c)  

 

     d)   

 

e) 

 

Rys.1 

 

background image

 

265 

Def.1.3. (krzywa regularna) 

 

Krzywą, która daje się podzielić na skończoną ilość łuków regularnych nazywamy krzywą regularną. 
 
Def.1.4. (łuk skierowany) 

 

Łuk L, w którym wyróżniono początek i koniec nazywamy łukiem skierowanym

 

Jeśli punkt płaszczyzny 

(

)

)

(

),

(

α

α y

x

A

 jest początkiem łuku, natomiast punkt 

(

)

)

(

),

(

β

β y

x

B

 jest końcem 

łuku  L,  to  ten  łuk  oznaczamy  przez  AB .  W  przeciwnym  przypadku  tj.,  gdy 

(

)

)

(

),

(

β

β y

x

B

  jest 

początkiem, a 

(

)

)

(

),

(

α

α y

x

A

 końcem – przez  BA .  

Mówimy, że łuki  AB  i  BA  są przeciwnie skierowane. 
 
Analogicznie  definiujemy  łuk  skierowany  w  przestrzeni.  Wówczas  punkty  A  i  B  mają  następujące 
współrzędne: 

(

)

)

(

),

(

),

(

α

α

α

z

y

x

A

(

)

)

(

),

(

),

(

β

β

β

z

y

x

B

 
Def.1.5. (krzywa zamknięta) 

 

Krzywą L nazywamy krzywą zamkniętą, jeśli jej początek pokrywa się z końcem. 
 
Przykłady: 
a)  Krzywa  o  równaniach 

π

=

=

2

,

0

,

sin

,

cos

t

t

r

y

t

r

x

  jest  krzywą  regularną  zamkniętą  na 

płaszczyźnie. Jest to równanie okręgu o środku w punkcie 

(

)

0

,

0

 i promieniu r

 

b)  Linia  śrubowa  o  równaniach: 

π

=

=

=

2

,

0

,

,

sin

,

cos

t

ct

z

t

r

y

t

r

x

  jest  łukiem  gładkim  w 

przestrzeni. 

 

 
B) CAŁKI KRZYWOLINIOWE NIESKIEROWANE NA PŁASZCZYŹNIE I W PRZESTRZENI

 

 
Niech  K  będzie  krzywą  regularną  na  płaszczyźnie  OXY

)

,

y

x

f

  będzie  funkcją  określoną  oraz 

ograniczoną wzdłuż punktów tej krzywej. 
Krzywą K dzielimy punktami: 

B

A

A

A

A

n

=

=

,

...

,

,

1

0

 na n dowolnych łuków 

n

l

l

l

,

...

,

,

2

1

. Długości tych 

łuków częściowych oznaczamy odpowiednio: 

n

l

l

l

,

...

,

,

2

1

, przy czym  

[

]

[

]

k

k

t

t

k

t

t

dt

t

y

t

x

l

k

k

,

)

(

)

(

1

2

2

1

+

=

 

Na każdym łuku częściowym 

)

,

...

,

2

,

1

(

n

k

l

k

=

 obieramy dowolny punkt 

(

)

k

k

k

y

x

P

,

 (Rys.2). 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Rys.2 

0

A

A

=

 

1

A

 

2

A

 

1

k

A

 

k

A

 

n

A

B

=

 

 x 

 y 

(

)

k

k

k

y

x

P

,

 

background image

 

266 

Tworzymy następującą sumę: 

( )

=

=

n

k

k

k

n

l

P

f

S

1

 

Niech 

k

n

k

n

l

=

δ

1

max

. Ciąg podziałów, przy którym średnica 

0

δ

n

, gdy 

n

, nazywamy ciągiem 

normalnym podziałów

 
Def.1.6. (całka krzywoliniowa na płaszczyźnie) 

 

Jeśli dla każdego normalnego ciągu podziałów krzywej K odpowiadający ciąg sum 

n

S

 jest zbieżny do tej 

samej  granicy  niezależnie  od  wyboru  punktów 

(

)

k

k

k

y

x

P

,

  na  łukach  częściowych 

k

l

,  to  tę  granicę 

nazywamy całką krzywoliniową nieskierowaną funkcji 

)

,

y

x

f

 

wzdłuż krzywej

 K i oznaczamy 

 

K

dl

y

x

f

)

,

(

 

 

W zapisie symbolicznym: 

k

n

k

k

K

l

P

f

dl

y

x

f

n

=

=

δ

1

0

)

(

lim

)

,

(

 

 
Uwaga:  Nazwa  „całka  nieskierowana”  pochodzi  stąd,  że  całka  ta  nie  zmienia  znaku  przy  zmianie 
kierunku krzywej 

AB

K

=

 tzn. 

 

=

BA

AB

dl

y

x

f

dl

y

x

f

)

,

(

)

,

(

 

 

Zatem krzywej K nie nadajemy żadnego kierunku. 

 

 
Analogicznie definiujemy całkę krzywoliniową w przestrzeni, przy czym krzywa K jest krzywą regularną 
w  przestrzeni,  funkcja 

)

,

,

(

z

y

x

f

  jest  określona  i  ograniczona  wzdłuż  tej  krzywej.  Krzywą  K  dzielimy 

punktami: 

B

A

A

A

A

n

=

=

,

...

,

,

1

0

  na  n  dowolnych  łuków 

n

l

l

l

,

...

,

,

2

1

  o  długościach  odpowiednio: 

n

l

l

l

,

...

,

,

2

1

, przy czym  

[

]

[

]

[

]

k

k

t

t

k

t

t

dt

t

z

t

y

t

x

l

k

k

,

)

(

)

(

)

(

1

2

2

2

1

+

+

=

 

Na  każdym  łuku  częściowym 

)

,

...

,

2

,

1

(

n

k

l

k

=

  obieramy  dowolny  punkt 

(

)

k

k

k

k

z

y

x

P

,

,

.  Stąd  całka 

krzywoliniowa nieskierowana w przestrzeni  

 

k

n

k

k

K

l

P

f

dl

z

y

x

f

n

=

=

δ

1

0

)

(

lim

)

,

,

(

 

 
WŁASNOŚCI CAŁKI KRZYWOLINIOWEJ NIESKIEROWANEJ 
 

1.

 

=

K

K

dl

y

x

f

A

dl

y

x

f

A

)

,

(

)

,

(

, gdzie A jest dowolną stałą; 

2.

 

[

]

±

=

±

K

K

K

dl

y

x

g

dl

y

x

f

dl

y

x

g

y

x

f

)

,

(

)

,

(

)

,

(

)

,

(

 

3.

 

+

=

2

1

)

,

(

)

,

(

)

,

(

K

K

K

dl

y

x

f

dl

y

x

f

dl

y

x

f

,  gdzie 

{ }

P

K

K

K

K

K

=

=

2

1

2

1

,

,  przy  czym  P  jest 

punktem, który dzieli krzywą K na krzywe 

2

1

K

K

 

background image

 

267 

Uwaga

: Analogiczne własności posiada całka krzywoliniowa w przestrzeni. 

 
Całkę  krzywoliniową  nieskierowaną  obliczamy  zamieniając  ją  na  całkę  oznaczoną  posługując  się 
poniższymi twierdzeniami. 
 
Tw.1.1. (o zamianie całki krzywoliniowej nieskierowanej na całkę oznaczoną) 

 

Jeżeli funkcja 

)

,

y

x

f

 jest ciągła wzdłuż krzywej regularnej K danej parametrycznie:  

 

β

α

=

=

,

)

(

),

(

t

t

y

y

t

x

x

 

to 

[

] [

]

[

]

β

α

+

=

dt

t

y

t

x

t

y

t

x

f

dl

y

x

f

K

2

2

)

(

)

(

)

(

),

(

)

,

(

 

 
Przykład:  

Obliczyć 

(

)

+

K

dl

y

x

2

2

2

, gdzie K jest okręgiem o równaniach: 

t

a

y

t

a

x

sin

,

cos

=

=

π

2

t

0

>

a

 

Zatem 

t

a

t

y

t

a

t

x

sin

)

(

,

cos

)

(

=

=

. Stąd 

t

a

t

y

t

a

t

x

cos

)

(

,

sin

)

(

=

=

Korzystając z Tw.1.1 mamy: 

 

(

)

(

)

5

2

0

5

2

0

5

2

0

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

cos

sin

sin

cos

a

t

a

dt

a

dt

t

a

t

a

t

a

t

a

dl

y

x

K

π

=

=

=

+

+

=

+

π

π

π

 

 

 
W  szczególności,  gdy  krzywa  K  nie  jest  dana  w  postaci  parametrycznej  korzystamy  z  następujących 
twierdzeń: 

 

Tw.1.2. 

 

Jeżeli krzywa K dana jest w postaci jawnej: 

b

a

x

x

y

y

,

)

(

=

  

to 

[

]

[

]

+

=

b

a

K

dx

x

y

x

y

x

f

dl

y

x

f

2

)

(

1

)

(

,

)

,

(

 

 

Przykład:  
Obliczyć  całkę 

K

dl

y

,  gdzie  K  –  łuk  paraboli 

px

y

2

2

=

  odciętym  przez  parabolę 

py

x

2

2

=

(

)

0

>

p

 

(Rys.3). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Rys.3 

 x 

 y 

px

y

2

2

=

 

py

x

2

2

=

 

)

2

,

2

(

p

p

A

 

)

0

,

2

p

A

 

background image

 

268 

Rozwiązując  układ  równań 

px

y

2

2

=

  i 

py

x

2

2

=

  otrzymujemy  współrzędne  punktów  przecięcia 

parabol: 

)

0

,

0

(

O

 i 

)

2

,

2

(

p

p

A

.  

Stąd 

p

x

2

,

0

. Z równania 

px

y

2

2

=

 (

0

>

y

) wyznaczamy y, czyli 

px

x

y

2

)

( =

.  

Zatem 

x

p

px

p

px

p

x

y

2

2

2

2

2

)

(

2

=

=

=

.  

 

Korzystając z Tw.1.2 mamy: 

 

=

+

=

+

=

+

=



+

=

p

p

p

p

K

dx

p

x

p

dx

x

p

x

px

dx

x

p

px

dx

x

p

px

dl

y

2

0

2

0

2

0

2

0

2

2

2

2

2

2

1

2

2

1

2

 

(

)

( )

(

)

(

)

1

5

5

3

1

1

5

5

3

1

5

3

1

2

3

1

2

2

2

3

2

3

2

3

2

0

2

3

2

0

=

=

=

+

=

+

=

p

p

p

p

p

p

p

x

p

dx

p

x

p

p

p

 
 
Tw.1.3. 

 

Jeżeli krzywa K dana jest w postaci biegunowej: 

2

1

,

)

(

ϕ

ϕ

ϕ

ϕ

r

r

 

to 

(

)

[

]

ϕ

ϕ

ϕ

ϕ

+

=

2

1

2

2

)

(

sin

,

cos

)

,

(

d

r

r

t

r

t

r

f

dl

y

x

f

K

 

 
Przykład: 
Obliczyć 

(

)

+

K

dl

y

x

2

2

, gdzie K jest okręgiem o równaniu 

ax

y

x

=

+

2

2

 
Korzystając  ze  współrzędnych  biegunowych: 

ϕ

=

ϕ

=

sin

,

cos

r

y

r

x

  otrzymujemy  równanie  okręgu 

ϕ

=

cos

2

ar

r

, gdzie 

2

,

2

π

π

ϕ

 (Rys.4) 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Rys.4 

 
Po podzieleniu przez r mamy równanie okręgu w postaci biegunowej: 

ϕ

= cos

a

r

.  

Stąd 

ϕ

=

ϕ

cos

)

(

a

r

ϕ

=

ϕ

sin

)

(

a

r

 

 a 

2

 

 x 

 y 

 

background image

 

269 

Zatem na podstawie Tw.1.3. mamy: 

 

(

)

(

)

=

ϕ

ϕ

=

ϕ

=

ϕ

ϕ

+

ϕ

ϕ

+

ϕ

=

+

π

π

π

π

π

π

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

cos

sin

cos

sin

cos

d

a

a

d

r

a

d

a

a

r

r

dl

y

x

K

3

2

2

3

2

2

3

2

1

2

sin

4

1

2

1

2

2

cos

1

a

a

d

a

π

=

ϕ

+

ϕ

=

ϕ

ϕ

+

=

π

π

π

π

 

 

 
Tw.1.4. 

 

Jeżeli funkcja 

)

,

,

(

z

y

x

f

 jest ciągła wzdłuż krzywej regularnej K o równaniach:  

 

β

α

=

=

=

,

)

(

),

(

),

(

t

t

z

z

t

y

y

t

x

x

 

to 

[

] [

]

[

]

[

]

β

α

+

+

=

dt

t

z

t

y

t

x

t

z

t

y

t

x

f

dl

z

y

x

f

K

2

2

2

)

(

)

(

)

(

)

(

),

(

),

(

)

,

,

(

 

 

 
Przykład: 
Obliczyć  całkę  krzywoliniową 

(

)

+

+

K

dl

z

y

x

2

2

2

,  gdzie  K  jest  linią  śrubową  o  równaniu 

π

=

=

=

2

,

0

,

,

sin

,

cos

t

bt

z

t

a

y

t

a

x

 

 
Zatem 

b

t

z

t

a

t

y

t

a

t

x

=

=

=

)

(

,

cos

)

(

,

sin

)

(

.  

 

Korzystając z Tw.1.4 otrzymujemy: 

 

(

)

(

)

=

+

+

+

+

=

+

+

π

dt

b

t

a

t

a

t

b

t

a

t

a

dl

z

y

x

K

2

2

2

2

2

2

0

2

2

2

2

2

2

2

2

2

cos

sin

sin

cos

 

(

)

(

)

=

+

+

=

+

+

=

+

+

=

π

π

π

2

0

3

2

2

2

2

2

0

2

2

2

2

2

2

2

2

0

2

2

2

3

t

b

t

a

b

a

dt

t

b

a

b

a

dt

b

a

t

b

a

 

(

)

2

2

2

2

2

3

2

2

2

2

4

3

3

2

8

3

2

b

a

b

a

b

a

b

a

π

+

+

π

=



π

+

π

+

=

 

 
 
INTERPRETACJA  GEOMETRYCZNA  CAŁKI  KRZYWOLINIOWEJ  NIESKIEROWANEJ  NA 
PŁASZCZYŹNIE 
 

1.

  Jeżeli 

1

)

,

(

y

x

f

 dla 

(

)

K

y

x

,

 to 

L

dl

K

=

, gdzie 

L

 oznacza długość łuku

2.

  Jeżeli funkcja 

)

,

y

x

f

 jest ciągła na krzywej K i 

0

)

,

(

>

y

x

f

 to 

K

dl

y

x

f

)

,

(

 oznacza pole części 

powierzchni walcowej

 (Rys.5). 

background image

 

270 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Rys.5 

 
 
Przykład:  
Znaleźć pole powierzchni bocznej walca 

4

2

2

=

y

x

 ograniczonej płaszczyzną OXY oraz powierzchnią 

2

2

2

y

z

+

=

 
Jeżeli K jest łukiem na płaszczyźnie OXY to pole powierzchni bocznej walca: 

 

{

}

R

=

z

K

y

x

z

y

x

S

,

)

,

(

:

)

,

,

(

 

 

wyciętej z dołu przez powierzchnię 

)

,

y

x

g

z

=

, a z góry przez powierzchnię 

)

,

y

x

h

z

=

 wyraża się 

wzorem: 

[

]

=

K

dl

y

x

g

y

x

h

S

)

,

(

)

,

(

 

Łuk K jest okręgiem o równaniu 

4

2

2

=

y

x

zatem jego postać parametryczna jest następująca: 

 

π

=

=

2

,

0

,

sin

2

,

cos

2

:

t

t

y

t

x

K

 

 

Stąd: 

t

t

y

t

t

x

cos

2

)

(

,

sin

2

)

(

=

=

 

Z dołu powierzchnia boczna naszego walca jest ograniczona przez płaszczyznę OXY, czyli powierzchnię 

o równaniu 

0

=

z

, z góry zaś przez powierzchnię 

2

2

2

y

z

+

=

Zatem 

(

)

(

)

=

+

+

=

+

=



+

=

π

dt

t

t

t

dl

y

dl

y

S

K

K

2

2

2

0

2

2

2

cos

2

sin

2

sin

4

2

1

2

2

1

2

0

2

2

 

(

) (

)

(

)

=

+

=

+

+

=

π

π

dt

t

dt

t

t

t

2

0

2

2

2

2

0

2

sin

1

4

cos

sin

4

sin

2

2

{korzystamy ze wzoru 

(

)

t

t

2

cos

1

2

1

sin

2

=

}= 

(

)

π

=

π

=

+

=

+

=

+

=

+

+

=

π

π

π

π

12

2

3

2

2

sin

2

1

3

2

2

cos

3

2

2

cos

2

1

2

3

4

2

cos

2

1

2

1

1

4

2

0

2

0

2

0

2

0

t

t

dt

t

dt

t

dt

t

 

 
 
 

 z 

 x 

 y 

)

,

y

x

f

 

K

dl

y

x

f

)

,

(

 

background image

 

271 

 
C) CAŁKI KRZYWOLINIOWE SKIEROWANE NA PŁASZCZY
ŹNIE I W PRZESTRZENI 
 
 
Rozważmy łuk regularny określony równaniami parametrycznymi:  

 

β

α

=

=

,

)

(

),

(

t

t

y

y

t

x

x

 

położony na płaszczyźnie OXY.  
 
Wartości α parametru t odpowiada punkt 

(

)

)

(

),

(

α

α y

x

A

, natomiast wartości β punkt 

(

)

)

(

),

(

β

β y

x

B

. Jak 

wiadomo,  łukowi  temu  można  nadać  kierunek,  przyjmując 

(

)

)

(

),

(

α

α y

x

A

  za  początek  łuku,  natomiast 

(

)

)

(

),

(

β

β y

x

B

 za koniec (oznaczamy ten łuk przez AB) lub na odwrót (oznaczamy BA). 

 

 
Def.1.7. (przedstawienie parametryczne zgodne z kierunkiem łuku) 

 

Mówimy, że przedstawienie parametryczne łuku i nadany mu kierunek są zgodne, jeśli kierunek łuku 
jest zgodny z kierunkiem wzrostu parametru t (tj. punkt odpowiadający  mniejszej wartości parametru t 
poprzedza punkt odpowiadający większej wartości).  
 
W  przypadku,  gdy  kierunek  łuku  jest  niezgodny  z  kierunkiem  wzrostu  parametru  t  (tj.  punkt 
odpowiadający  większej  wartości  parametru  t  poprzedza  punkt  odpowiadający  mniejszej  wartości) 
mówimy, że przedstawienie parametryczne łuku i nadany mu kierunek są niezgodne. 
 
Uwaga

:  Łuk  AB   ma  przedstawienie  parametryczne  zgodne  z  kierunkiem  łuku,  natomiast  łuk  BA  ma 

przedstawienie parametryczne niezgodne z kierunkiem. 

 

 
Przykład: Niech 

2

,

0

,

,

=

=

t

t

y

t

x

Jest to przedstawienie parametryczne odcinka łączącego punkty: 

)

0

,

0

(

A

 i 

)

2

,

2

(

B

Jest  to  przedstawienie  zgodne  z  kierunkiem  odcinka  AB  (Rys.6a),  natomiast  niezgodne  z  kierunkiem 
odcinka BA (Rys.6b). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Uwaga

: Jeśli przedstawienie parametryczne łuku 

β

α

=

=

,

,

)

(

),

(

t

t

y

y

t

x

x

 jest niezgodne z nadanym 

mu kierunkiem to przedstawienie 

α

β

=

=

,

,

)

(

),

(

t

t

y

y

t

x

x

 będzie już zgodne. 

 
Przykład: 

 

 

Przedstawienie 

0

,

2

,

,

=

=

t

t

y

t

x

 będzie zgodne z kierunkiem odcinka BA

 x 

 y 

Rys.6a. 

 x 

 y 

Rys.6b. 

background image

 

272 

Niech  będzie  dany  łuk  skierowany  AB  o  przedstawieniu  parametrycznym:

,

)

(

),

(

t

y

y

t

x

x

=

=

 

β

α

,

t

 

zgodnym z kierunkiem tego łuku oraz wektor 

[

]

)

,

(

),

,

(

y

x

Q

y

x

P

W

=

 zaczepiony w każdym punkcie tego 

łuku, gdzie 

)

,

(

),

,

(

y

x

Q

y

x

P

 są funkcjami określonymi w każdym punkcie łuku AB

 

Przedział 

β

α,

 dzielimy na n podprzedziałów za pomocą punktów: 

1

3

2

1

,

...

,

,

,

n

t

t

t

t

 tzn.  

 

β

=

<

<

<

<

<

<

=

α

n

n

t

t

t

t

t

t

1

3

2

1

0

...

  

 

Podziałowi temu odpowiada podział łuku AB na n części punktami: 

1

3

2

1

,

...

,

,

,

n

A

A

A

A

, przy czym punkt 

k

A

 ma współrzędne 

( )

( )

1

,

...

,

2

,

1

,

,

=

=

=

n

k

t

y

y

t

x

x

k

k

k

k

.  

 

W  każdym  podprzedziale 

k

k

t

t

,

1

 

n

k

,

...

,

2

,

1

=

  wybieramy  dowolnie  punkt 

k

τ ,  któremu  na  łuku 

odpowiada punkt 

( ) ( )

(

)

k

k

k

y

x

C

τ

τ ,

Następnie określamy wektory: 

[

]

)

(

),

(

k

k

C

Q

C

P

W

=

,  

[

]

k

k

k

y

x

l

=

,

 

gdzie 

1

=

k

k

k

x

x

x

1

=

k

k

k

y

y

y

n

k

,

...

,

2

,

1

=

 

Tworzymy sumę iloczynów skalarnych tych wektorów: 

 

=

=

n

k

k

k

n

l

W

S

1

 

 

czyli 

( )

( )

[

]

=

+

=

n

k

k

k

k

k

n

y

C

Q

x

C

P

S

1

 

 

Rozważmy normalny ciąg podziałów przedziału 

β

α,

 
Def.1.8. (całka krzywoliniowa skierowana) 

 

Jeżeli dla każdego normalnego ciągu podziałów przedziału 

β

α,

 ciąg sum 

( )

n

S

 jest zbieżny do granicy 

właściwej, niezależnej od wyboru punktów 

k

τ , to tę granicę nazywamy całką krzywoliniową skierowaną 

pary funkcji 

[

]

)

,

(

),

,

(

y

x

Q

y

x

P

 po łuku AB i oznaczamy: 

 

+

AB

dy

y

x

Q

dx

y

x

P

)

,

(

)

,

(

 

 

Uwaga:

 Całkę krzywoliniową skierowaną zapisujemy również następująco: 

AB

dl

W

 

 

Analogicznie definiujemy całkę krzywoliniową skierowaną trójki funkcji 

[

]

)

,

,

(

),

,

,

(

),

,

,

(

z

y

x

R

z

y

x

Q

z

y

x

P

 

po  łuku  AB  o  równaniach  parametrycznych: 

β

α

=

=

=

,

;

)

(

),

(

),

(

t

t

z

z

t

y

y

t

x

x

  skierowanym  od 

punktu 

(

)

)

(

),

(

),

(

α

α

α

z

y

x

A

 do punktu 

(

)

)

(

),

(

),

(

β

β

β

z

y

x

B

A oznaczamy ją następująco: 

 

dz

z

y

x

R

dy

z

y

x

Q

dx

z

y

x

P

AB

)

,

,

(

)

,

,

(

)

,

,

(

+

+

 

 
 

background image

 

273 

WŁASNOŚCI CAŁKI KRZYWOLINIOWEJ SKIEROWANEJ 
 
1) Jeśli łuki AB i BA są przeciwnie skierowane to 

 

+

=

+

BA

AB

dy

y

x

Q

dx

y

x

P

dy

y

x

Q

dx

y

x

P

)

,

(

)

,

(

)

,

(

)

,

(

 

 

2)  Jeśli  krzywa  AB  jest  sumą  otwartych  gładkich  łuków  skierowanych: 

=

=

n

k

k

k

A

A

AB

1

1

,  przy  czym 

przyjmujemy, że: 

n

A

B

A

A

=

=

,

0

 to  

 

∑ ∫

=

+

=

+

n

k

A

A

AB

k

k

dy

y

x

Q

dx

y

x

P

dy

y

x

Q

dx

y

x

P

1

1

)

,

(

)

,

(

)

,

(

)

,

(

 

 

 
Uwaga

: Analogiczne własności posiada całka krzywoliniowa skierowana w przestrzeni. 

 

 
Tw.1.5. (o zamianie całki krzywoliniowej skierowanej na całkę oznaczoną) 
 
1) W przypadku całki krzywoliniowej skierowanej na płaszczyźnie

 

Jeżeli  funkcje 

)

,

y

x

P

  i 

)

,

y

x

Q

  są  ciągłe  na  otwartym  łuku  regularnym  AB  o  przedstawieniu 

parametrycznym 

β

α

=

=

,

,

)

(

),

(

t

t

y

y

t

x

x

 zgodnym z kierunkiem tego łuku, to całka krzywoliniowa 

skierowana na płaszczyźnie istnieje, przy czym 

 

(

)

(

)

[

]

β

α

+

=

+

dt

t

y

t

y

t

x

Q

t

x

t

y

t

x

P

dy

y

x

Q

dx

y

x

P

AB

)

(

)

(

),

(

)

(

)

(

),

(

)

,

(

)

,

(

 

 
2) W przypadku całki krzywoliniowej skierowanej w przestrzeni

 

Jeżeli  funkcje 

)

,

,

(

z

y

x

P

)

,

,

(

z

y

x

Q

  i 

)

,

,

(

z

y

x

R

  są  ciągłe  na  otwartym  łuku  regularnym  AB  o 

przedstawieniu parametrycznym 

β

α

=

=

=

,

)

(

,

)

(

),

(

t

t

z

z

t

y

y

t

x

x

 zgodnym z kierunkiem tego łuku, 

to całka krzywoliniowa skierowana w przestrzeni istnieje, przy czym 

 

=

+

+

AB

dy

z

y

x

R

dy

z

y

x

Q

dx

z

y

x

P

)

,

,

(

)

,

,

(

)

,

,

(

 

(

)

(

)

(

)

[

]

β

α

+

+

=

dt

t

z

t

z

t

y

t

x

R

t

y

t

z

t

y

t

x

Q

t

x

t

z

t

y

t

x

P

)

(

)

(

),

(

),

(

)

(

)

(

),

(

),

(

)

(

)

(

),

(

),

(

 

 
 
Wniosek:  Dotyczy  Tw.1.5.  1)  tj.  zamiany  całki  krzywoliniowej  skierowanej  na  płaszczyźnie  na  całkę 
oznaczoną. 

 

Gdy  krzywa  dana  jest  równaniem 

b

x

a

x

f

y

=

),

(

  {początkiem  krzywej  jest  punkt 

))

(

,

(

a

f

a

A

,  

a końcem punkt 

))

(

,

(

b

f

b

B

} to całka krzywoliniowa skierowana na płaszczyźnie przyjmuje postać: 

 

(

)

(

)

[

]

+

=

+

b

a

AB

dx

x

f

x

f

x

Q

x

f

x

P

dy

y

x

Q

dx

y

x

P

)

(

)

(

,

)

(

,

)

,

(

)

,

(

 

 

background image

 

274 

Przykłady: 
 
a) Obliczyć 

(

)

(

)

+

K

dy

xy

y

dx

xy

x

2

2

2

2

, gdzie 

AB

K

=

 jest łukiem paraboli 

2

x

y

=

 od punktu 

)

1

,

1

(−

A

 

do punktu 

)

1

,

1

(

B

 

 
SPOSÓB I 

{parametryzacja krzywej} 

 

Parametryzujemy parabolę tak, aby parametryzacja ta była zgodna z kierunkiem krzywej.  
Zatem  

1

,

1

,

,

2

=

=

t

t

y

t

x

  (patrz Rys.7).  

Stąd  

t

t

y

t

x

2

)

(

,

1

)

(

=

=

 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Rys.7 

 
Zatem na podstawie Tw.1.5. podpunkt 1) mamy: 

 

(

)

(

)

(

) (

)

[

]

[

]

=

+

=

+

=

+

dt

t

t

t

t

dt

t

t

t

t

t

t

t

dy

xy

y

dx

xy

x

K

1

1

4

5

3

2

1

1

2

4

2

2

2

2

4

2

2

2

2

1

2

2

2

 

15

14

5

4

3

1

2

1

3

1

5

4

3

1

2

1

3

1

5

4

3

2

3

1

1

5

6

4

3

=

+

+

+

=



+

=

t

t

t

t

 

 
SPOSÓB II  {wykorzystanie wniosku z twierdzenia} 

 

Krzywa jest dana w postaci jawnej: 

1

1

,

:

2

=

x

x

y

K

.  

Zatem  

x

x

f

2

)

(

=

 

(

)

(

)

(

) (

)

[

]

[

]

=

+

=

+

=

+

dx

x

x

x

x

dx

x

x

x

x

x

x

x

dy

xy

y

dx

xy

x

K

1

1

4

5

3

2

1

1

2

4

2

2

2

2

4

2

2

2

2

2

2

2

15

14

5

4

3

1

2

1

3

1

5

4

3

1

2

1

3

1

5

4

3

2

3

1

1

5

6

4

3

=

+

+

+

=



+

=

x

x

x

x

 

 
b)  Obliczyć 

+

K

xdz

zdy

ydx

3

2

,  gdzie  K  jest  łamaną  o  początku 

)

0

,

0

,

0

(

O

,  końcu 

)

1

,

1

,

1

(

C

  oraz 

wierzchołkach 

)

0

,

0

,

1

(

A

 i 

)

0

,

1

,

1

(

B

.  

 
Krzywa  K  jest  krzywą  regularną  składającą  się  z  trzech  łuków  regularnych: 

OA

K

=

1

AB

K

=

2

  oraz 

BC

K

=

3

. (patrz Rys.8) 

 

 x 

 y 

2

x

y

=

 

)

1

,

1

(

B

 

-1 

)

1

,

1

(−

A

 

background image

 

275 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Rys.8 

 
 
Wyznaczymy równania parametryczne kolejnych łuków: 
 
1) 

1

K

 jest odcinkiem o początku 

)

0

,

0

,

0

(

O

 i końcu 

)

0

,

0

,

1

(

A

. Stąd 

 

{

}

1

,

0

0

,

0

,

:

1

=

=

=

t

z

y

t

x

K

 

 

2) 

2

K

 jest odcinkiem o początku 

)

0

,

0

,

1

(

A

 i końcu 

)

0

,

1

,

1

(

B

. Stąd 

 

{

}

1

,

0

0

,

,

1

:

2

=

=

=

t

z

t

y

x

K

 

 

3) 

3

K

 jest odcinkiem o początku 

)

0

,

1

,

1

(

B

 i końcu 

)

1

,

1

,

1

(

C

. Stąd 

 

{

}

1

,

0

,

1

,

1

:

3

=

=

=

t

t

z

y

x

K

 

 
Ponieważ 

3

2

1

K

K

K

K

=

 zatem na podstawie własności 2) otrzymujemy: 

 

+

+

+

+

+

=

+

3

2

1

3

2

3

2

3

2

3

2

K

K

K

K

xdz

zdy

ydx

xdz

zdy

ydx

xdz

zdy

ydx

xdz

zdy

ydx

 

 
Obliczamy  kolejne  całki  stosując  twierdzenie  o  zamianie  całki  skierowanej  w  przestrzeni  na  całkę 
oznaczoną. 

 

(

)

0

0

3

0

0

2

1

0

3

2

1

0

1

=

+

=

+

dt

t

xdz

zdy

ydx

K

 

(

)

0

0

1

3

1

0

2

0

3

2

1

0

2

=

+

=

+

dt

t

xdz

zdy

ydx

K

 

(

)

3

3

1

1

3

0

2

0

1

3

2

1

0

1

0

3

=

=

+

=

+

dt

dt

t

xdz

zdy

ydx

K

 

 
Ostatecznie: 

 

3

3

0

0

3

2

=

+

+

=

+

K

xdz

zdy

ydx

 

 

1

K

 

2

K

 

3

K

 

 y 

 x 

 z 

)

1

,

1

,

1

(

C

 

)

0

,

0

,

1

(

A

 

)

0

,

1

,

1

(

B

 

background image

 

276 

D) CAŁKA KRZYWOLINIOWA SKIEROWANA PO ŁUKU ZAMKNIĘTYM 

 

 
Def.1.9. (krzywa zamknięta skierowana dodatnio (ujemnie) względem swego wnętrza) 

 

Niech  K  będzie  regularną  krzywą  zamkniętą  w  przestrzeni 

2

R

.  Wektor  s  jest  wektorem  stycznym  do 

krzywej  K  w  punkcie 

0

P

  skierowanym  zgodnie  z  kierunkiem  tej  krzywej,  natomiast  wektor  n  jest 

wektorem normalnym powstałym z obrotu wektora s w płaszczyźnie OXY wokół punktu 

0

P

 o kąt 

2

π

+

 

Mówimy, że krzywa jest skierowana dodatnio względem swego wnętrza D, jeśli wektor normalny n jest 
skierowany do wnętrza D krzywej K (Rys.9.a). 

 

Jeśli wektor normalny n jest skierowany na zewnątrz obszaru D, to mówimy, że krzywa jest skierowana 
ujemnie wzgl
ędem swego wnętrza 

(Rys.9.b). 

 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 

 

Rys.9.a 

 

 

 

 

Rys.9.b 

 
 

Uwaga

:  Całki  krzywoliniowe  skierowane 

+

K

dy

y

x

Q

dx

y

x

P

)

,

(

)

,

(

po  krzywej  K  zamkniętej  oznaczamy 

następująco: 

+

K

dy

y

x

Q

dx

y

x

P

)

,

(

)

,

(

 

 
Tw.1.6. (twierdzenie GREENA) 
 
Jeżeli  funkcje 

)

,

y

x

P

  i 

)

,

y

x

Q

  są  klasy 

1

C

  (tzn.  są  ciągłe  wraz  z  pochodnymi  cząstkowymi  I  –  go 

rzędu) wewnątrz i na brzegu K obszaru D normalnego względem obu osi współrzędnych oraz brzeg K jest 
skierowany dodatnio względem swego wnętrza to 

 

dxdy

y

P

x

Q

dy

y

x

Q

dx

y

x

P

D

K

∫∫





=

+

)

,

(

)

,

(

 

 

 
Uwaga:

 Twierdzenie Greena dotyczy całki krzywoliniowej skierowanej na płaszczyźnie.  

Twierdzenie  to  pozostaje  prawdziwe  również  dla  obszarów,  które  można  podzielić  na  skończoną  ilość 
obszarów normalnych względem obu osi współrzędnych. 
 
 

 x 

 y 

0

P

 

 x 

 y 

0

P

 

background image

 

277 

Przykład:  
Stosując  twierdzenie  Greena  obliczyć 

+

+

+

+

K

dy

y

x

xy

dx

y

x

xy

)

(

)

(

,  gdzie  K  jest  elipsą  o  równaniu 

1

2

2

2

2

=

+

b

y

a

x

 skierowaną dodatnio względem swego wnętrza (tj. przeciwnie do ruchu wskazówek zegara) 

(Rys.10). 

 

W naszym przypadku 

(

)

(

)

y

x

xy

y

x

Q

y

x

xy

y

x

P

+

=

+

+

=

,

,

,

.  

Stąd 

1

,

1

+

=

+

=

y

x

Q

x

y

P

Obszar  D  jest  obszarem  normalnym  względem  obu  osi  układu  współrzędnych,  którego  brzeg  K  jest 
skierowany dodatnio względem swego wnętrza. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Rys.10 

 

Zatem 
 

(

)

(

)

=

=

+

=

+

+

+

+

∫∫

∫∫

D

D

K

dxdy

x

y

dxdy

x

y

dy

y

x

xy

dx

y

x

xy

1

1

)

(

)

(

 

{wprowadzamy uogólnione współrzędne biegunowe} 

=

π

ϕ

=

ϕ

=

ϕ

=

=

2

0

,

1

0

sin

cos

r

abr

J

br

y

ar

x

 

(

)

(

)

=



ϕ

ϕ

ϕ

=



ϕ

ϕ

ϕ

=

∫ ∫

π

π

dr

d

a

b

r

ab

dr

d

abr

ar

br

2

0

1

0

2

1

0

2

0

cos

sin

cos

sin

(

)

(

)

(

)

0

0

0

3

sin

cos

3

cos

sin

2
0

1

0

3

2

0

1

0

2

=

+

+

=

ϕ

ϕ

=

ϕ

ϕ

ϕ

=

π

π

b

b

ab

a

b

r

ab

d

a

b

dr

r

ab

 

 

 
NIEZALEŻNOŚĆ CAŁKI KRZYWOLINIOWEJ OD KSZTAŁTU DROGI CAŁKOWANIA 

 

 
Def.1.10. (obszar jednospójny i wielospójny) 

 

Obszar  płaski  D  nazywamy  obszarem  jednospójnym,  jeśli  należy  do  niego  wnętrze  każdej  regularnej 
krzywej zamkniętej.  
Obszar, który nie jest jednospójny nazywamy obszarem wielospójnym
 
 

 a 

-a 

-b 

 x 

 y 

background image

 

278 

Przykład: Patrz Rys.11 

a)

  Obszarami  jednospójnymi  są  m.in.  koło  bez  brzegu,  kwadrat  bez  brzegu,  cała  płaszczyzna. 

(Rys.11a, b) 

b)

  Obszarem wielospójnym jest pierścień kołowy bez brzegów. Jest to obszar dwuspójny, gdyż jego 

brzeg składa się z dwóch rozłącznych okręgów. (Rys.11c) 

c)

  Ogólnie:  obszarem  n  –  spójnym  nazywamy  obszar,  którego  brzeg  składa  się  z  n  rozłącznych 

regularnych krzywych zamkniętych.(Rys.11d) 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 

 

a) 

 

 

b) 

 

 

c) 

 

 

 

 

d) 

 

Rys.11 

 
Tw.1.7. (o niezależności całki krzywoliniowej od kształtu drogi całkowania) 

 

Jeśli  funkcje 

)

,

y

x

P

  i 

)

,

y

x

Q

  są  klasy 

1

C

(tzn.  są  ciągłe  wraz  z  pochodnymi 

x

Q

y

P

,

)  w  obszarze 

jednospójnym D, to spełnienie równości: 

 

y

P

x

Q

=

 

 

w każdym punkcie tego obszaru jest warunkiem koniecznym i wystarczającym na to, żeby całka  

 

+

AB

dy

y

x

Q

dx

y

x

P

)

,

(

)

,

(

 

 

na otwartej krzywej 

AB

K

=

 regularnej (łączącej punkty A i B ) oraz leżącej całkowicie w obszarze D nie 

zależała od kształtu tej krzywej, a tylko od punktów A i B

 

Wniosek:  Jeśli  funkcje 

)

,

y

x

P

  i 

)

,

y

x

Q

  są  klasy 

1

C

  i  spełniają  warunek 

y

P

x

Q

=

  w  obszarze 

jednospójnym D, to 

0

)

,

(

)

,

(

=

+

K

dy

y

x

Q

dx

y

x

P

 

Def.1.11. (różniczka zupełna funkcji 

)

,

y

x

F

 

Wyrażenie 

dy

y

x

Q

dx

y

x

P

)

,

(

)

,

(

+

 jest żniczką zupełną pewnej funkcji 

)

,

y

x

F

 w obszarze D, jeśli w 

każdym punkcie tego obszaru spełnione są warunki: (*) 

)

,

(

),

,

(

y

x

Q

y

F

y

x

P

x

F

=

=

 

Def.1.12. (funkcja pierwotna układu dwóch funkcji, całkowanie różniczki zupełnej) 

 

Funkcję 

)

,

y

x

F

  spełniającą  warunki  (*)  w  obszarze  D  nazywamy  funkcją  pierwotną  układu  dwóch 

funkcji

 

)

,

y

x

P

 i 

)

,

y

x

Q

 w obszarze D.  

Wyznaczenie funkcji pierwotnej 

)

,

y

x

F

 nazywamy całkowaniem różniczki zupełnej. 

background image

 

279 

Tw.1.8. 

 

Warunkiem  koniecznym  i  wystarczającym  na  to,  aby  wyrażenie 

dy

y

x

Q

dx

y

x

P

)

,

(

)

,

(

+

  było  różniczką 

zupełną pewnej funkcji 

)

,

y

x

F

 w obszarze D jest, aby w obszarze D zachodziła równość:    

y

P

x

Q

=

 
Wniosek:  Warunkiem  koniecznym  i  wystarczającym  na  to,  aby  w  obszarze  jednospójnym  D  całka 
krzywoliniowa 

+

AB

dy

y

x

Q

dx

y

x

P

)

,

(

)

,

(

  nie  zależała  od  drogi  całkowania,  jest,  aby  wyrażenie 

dy

y

x

Q

dx

y

x

P

)

,

(

)

,

(

+

 było różniczką zupełną. 

 
Tw.1.9. 

 

Jeśli wyrażenie 

dy

y

x

Q

dx

y

x

P

)

,

(

)

,

(

+

 jest różniczką zupełną pewnej funkcji 

)

,

y

x

F

 to 

 

)

(

)

(

)

,

(

)

,

(

A

F

B

F

dy

y

x

Q

dx

y

x

P

AB

=

+

 

 

gdzie 

)

,

y

x

F

 dowolna funkcja pierwotna. 

 
Uwaga:

 Zapisujemy również  

+

=

+

B

A

AB

dy

y

x

Q

dx

y

x

P

dy

y

x

Q

dx

y

x

P

)

,

(

)

,

(

)

,

(

)

,

(

co oznacza całkę krzywoliniową skierowaną od punktu A do punktu B niezależną od drogi całkowania. 
 

 

Przykład: Obliczyć 

(

)

(

)

+

+

8

,

6

4

,

3

2

2

y

x

ydy

xdx

 wzdłuż drogi przebiegającej w półpłaszczyźnie 

0

>

y

 

W zadaniu 

2

2

2

2

)

,

(

,

)

,

(

y

x

y

y

x

Q

y

x

x

y

x

P

+

=

+

=

.  

Sprawdzamy, czy wyrażenie 

dy

y

x

y

dx

y

x

x

2

2

2

2

+

+

+

 jest różniczką zupełną? 

 

Obliczamy pochodne cząstkowe: 

 

(

)

(

)

(

)

3

2

2

2

3

2

2

'

2

1

2

2

2

2

1

y

x

xy

y

y

x

x

y

x

x

y

P

y

+

=



+

=

+

=

 

(

)

(

)

(

)

3

2

2

2

3

2

2

'

2

1

2

2

2

2

1

y

x

xy

x

y

x

y

y

x

y

x

Q

x

+

=



+

=

+

=

 

 

Stąd 

0

2

2

>

+

y

x

  spełniony  jest  warunek 

y

P

x

Q

=

,  zatem  powyższe  wyrażenie  jest  różniczką 

zupełną  pewnej  funkcji  pierwotnej 

)

,

y

x

F

  określonej  na  zewnątrz  okręgu 

2

2

2

ρ

=

y

x

,  gdzie 

0

>

ρ

 

jest dowolną stałą.

 

Wyznaczając funkcję pierwotną 

)

,

y

x

F

 korzystamy z warunków: 

)

,

(

),

,

(

y

x

Q

y

F

y

x

P

x

F

=

=

background image

 

280 

Wówczas mamy 

 

(1) 

2

2

y

x

x

x

F

+

=

 

 

 

 

 

 

(2) 

2

2

y

x

y

y

F

+

=

 

 

Następnie całkujemy równanie (1) względem zmiennej x i otrzymujemy: 

 

dx

y

x

x

dx

x

F

+

=

2

2

 

 

Stąd   

dx

y

x

x

y

x

F

+

=

2

2

2

2

1

)

,

(

   

czyli    

)

(

2

2

1

)

,

(

2

2

y

y

x

y

x

F

ϕ

+

+

=

 

Zatem  
(3) 

 

)

(

)

,

(

2

2

y

y

x

y

x

F

ϕ

+

+

=

 

 

gdzie 

)

y

ϕ

 jest dowolną funkcją różniczkowalną spełniającą rolę dowolnej stałej. 

 

Równanie (3) różniczkujemy po zmiennej y, więc   

)

(

2

2

1

2

2

y

y

y

x

y

F

ϕ′

+

+

=

 

Czyli 

)

(

2

2

y

y

x

y

y

F

ϕ′

+

+

=

, ale z równania (2) 

2

2

y

x

y

y

F

+

=

 

 

Przyrównując powyższe równania mamy: 

0

)

(

=

ϕ′ y

 

 

czyli   

C

y

=

ϕ )

(

 

 

Ostatecznie funkcja pierwotna ma postać: 

 

C

y

x

y

x

F

+

+

=

2

2

)

,

(

 

 

Korzystając z Tw.1.9. obliczamy całkę krzywoliniową: 

 

(

)

(

)

(

)

(

)

5

5

10

16

9

64

36

4

,

3

8

,

6

8

,

6

4

,

3

2

2

=

=

+

+

=

=

+

+

F

F

y

x

ydy

xdx

 

 
Zatem  nasza  całka  nie  zależy  od  drogi  całkowania,  a  jedynie  od  punktów 

(

)

4

,

3

A

)

8

,

6

(

B

  oraz  

 

(

)

(

)

5

8

,

6

4

,

3

2

2

=

+

+

y

x

ydy

xdx

 

 
 
Uwaga

:  Wyznaczając  funkcję  pierwotną 

)

,

y

x

F

  możemy  również  całkować  równanie  (2)  względem 

zmiennej y i wówczas: 

dy

y

x

y

dy

y

F

+

=

2

2

.  

Postępując 

jak 

poprzednim 

przypadku 

otrzymamy 

równanie 

(3’) 

postaci: 

)

(

)

,

(

2

2

x

y

x

y

x

F

ϕ

+

+

=

, gdzie 

)

(x

ϕ

 jest dowolną funkcją różniczkowalną spełniającą rolę dowolnej 

stałej.  Następnie  po  zróżniczkowaniu  (3’)  po  zmiennej  x  i  przyrównaniu  otrzymanej  równości  do 
równania (1) wyznaczymy następujący wzór funkcji pierwotnej 

C

y

x

y

x

F

+

+

=

2

2

)

,

(