文档介绍:研究生入学考试重点考点
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(1)
由曲面面积公式,其中是曲面的法线方向与轴正向的交角,,所以是锐角 .又由是光滑的,,在内必存在一点,使这点的法线方向与轴正向的夹角满足等式或.
于是. 个部分相加后得
(2)
现在以表示曲面在点的 法线方向与轴正向夹角的余弦,则由的连续性,可推得当时,
(3)
这里注意当改变曲面的侧向时,左边积分改变符号,,所以右边积分也相应改变了符号.
同理可证:
(4)
(5)
研究生入学考试重点考点
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3 介绍第二型曲面积分的多种计算方法
在数学分析课程中,有关曲面积分,尤其是第二型曲面积分的计算是一个重点、也是一个难点问题,学生在学****过程中往往对这一问题感到束手无策、无从下手。这一方面是由于曲面积分计算本身的复杂性,它既要考虑到曲面的形状及其投影区域,又要注意到曲面的侧;另一方面,,参数法,单一坐标平面投影法,分项投影法,利用高斯公式求解,利用公式求解,利用积分区间对称性,向量法以及利用两类曲面积分之间的联系等方法进行求解.
直接利用定义法进行计算
若在光滑有向曲面上连续,则存在,且有计算公式:
其中表示在面上的投影区域,当曲面取上侧时公式的右端取“”号,取下侧时取“”,计算曲面积分时,只要把其中变量换为表示∑的函数,然后在的投影区域上计算二重积分,并考虑到符号的选取即可,这一过程可总结成口诀:“一代二投三定向”.
类似地,如果曲面的方程,则
如果曲面∑的方程为,则
例1 计算积分:
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其中是球面在第一、八卦限的部分,取球面外侧. (如图)
解 设,曲面在第一、八卦限部分的方程分别为:
∶ = ∶ =—
它们在面上的投影区域都是单位圆在第一象限的部分.
∴ +