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曲线积分和曲面积分.docx

上传人:wz_198613 2021/12/23 文件大小:298 KB

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文档介绍

文档介绍:参考解答
1、计算下列对弧长的曲线积分:
(1),其中L为由Oxy平面上的直线及抛物线所围成区域的边界。
第1(1)题
解:,
(2),L为椭圆,其周长为a。
解:
注意第一类曲线积分的对称性:若曲线关于x(y)轴对称,而被积函数关于y(x)为奇函数,则曲线积分为零!
(3),L为圆周()。
解:圆周之参数方程为(),故
(4),L为
解:
(5),L圆周为
解:因,故
2、计算下列对坐标的曲线积分:
(1),其中L为折线上从点到点再到点的二线段。
解:,
(作代换,知第二个定积分与第一个相等)
(2),L是圆周,从z轴正向看去,该圆周取逆时针方向。
解:L的参数方程为,故得
3、利用Green公式计算下列曲线积分:
(1), L由,与x轴围成,沿逆时针方向。
第3(1)题
解:L为封闭曲线,如图所示,直接运用Green公式。
()


故得。从而得
(2), L由的正向。
第3(2)题
解:,,。但和在L所围正方形区域内并不连续(在点
处两者根本不存在),故不满足Green公式之条件。为此,采用“挖地雷”方法:取以原点为心、(或小于的任意正数)为半径的圆l,并取逆时针方向,如图所示。其参数方程为:
于是,l和L所围区域D成为“安全地带”,在D上,P和Q均具有一阶连续偏导数,Green公式成立。于是
因此,
4、计算积分, 其中L是由点沿曲线到点的弧段。
第4题
解:这里,。因此,在曲线L和线段AB所围闭区域上,曲线积分与路径无关。这里,线段AB的方程为,,方向为从点A指向点B。
因此,

5、验证是某函数的全微分,并求出这样的一个。
解:这里,故
因而,故知为某函数的全微分。以下我们用两种方法来求。
方法1(利用曲线积分):
方法2(利用待定函数法):
因,故得
(将y看作常数)
(其中为待定函数,与x无关)
于是,
但另一方面,,故
于是得,。因此所求函数为

其中C可取任意常数。
6、计算下列对面积的曲面积分:
(1),其中是锥面在柱体内的部分。
第6(1)题
解:
(2),其中为球面。
解:
因关于三个坐标面都是对称的,故


于是
利用轮换对称性,
因此,
(注意球的表面积为)
于是得
(3),其中为平面被柱面所截下的部分。
解:
第 6(3)题
7、计算下列对坐标的曲面积分:
(1),其中是圆柱面被平面和所截下的部分,取外侧。
第7(1)题
解:被yoz平面分成和两片,对于x轴正向而言,取上侧,而取下侧,它们在yoz平面上的投影区域和如上图所示。于是
因此。
(2),其中是球面,的外侧。
解:利用公式得
(3),其中是锥面被,所截部分的外侧。
第 7(3)题
解:利用公式,得
注:第二类曲面积分(对坐标的曲面积分)的解题步骤为“一投”、“二代”、