第十一章 曲线、曲面积分(14)
发布时间:2021-06-05
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[方法小结] 第二类曲面积分有多种计算方法,用曲面方程代入被积表达式化简积分是常用的手段。另外,投影法的应用也是灵活的(祥见解二和解三),可根据题目来选用某种投影法。 例16.计算曲线积分时针方向。
[分析一] 这个曲线积分若直接用参数化法求解是困难的,以下考虑用格林公式求解。
[解一].解:由于x y 0时,被积函数无意义,故L所包围的区域不满足格林公式的条件,作一小圆挖去原点 0,0 ,作逆时针方向的圆周l:
x rcos
ydx xdy
L
2x y
22
,其中L圆周 x 1 2 y2 2,L的方向为逆
,y rsin ,0 2
使l全部被L所包围,在L和l为边界的区域D内,根据格林公式,有
D1
Q P
dxdy
y x P y
x y
2
2
2x
L
ydx xdy
2
y
2
ydx xdy
l
2x y
22
∵
x
2
y
2
2
Q x
,故上式为零
rsin rcos
2r
2
2
2
2
2
∴ydx xdy
L
2x y
1
22
2x
l
ydx xdy
2
yh2
2 0
2
2 0
d
。
[方法小结] 用格林公式求解第二类曲线积分往往是有效的,但必须要考虑曲线所包围的区域是不是满足格林公式的条件,本题利用挖去一个小圆,使考虑的区域满足条件。本题采用的挖去一个小圆的方法是常用的。
例17.计算 x2dS,其中S为圆柱面x2 y2 a2介于z 0和z h之间的部分。
S
[分析一]本题是对面积的曲面积分,在直角坐标下,它化为二重积分计算,有三个公式可考虑用于计算,其中之一为
s
f(x,y,z)dS
DXY
f(x,y,z(x,y)) zx zydxdy, (1)
22
这里z z(x,y)是曲面S的方程,Dxy是S在xoy平面上的投影区域,且z(x,y)是
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