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文档简介

一、有向曲面概念,观察以下曲面的侧 (假设曲面是光滑的),曲面分上侧和下侧,曲面分内侧和外侧,11.5 第二型的曲面积分(对坐标的曲面积分),曲面的分类:,1.双侧曲面;,2.单侧曲面.,典型双侧曲面,莫比乌斯带,典型单侧曲面:,其方向用法向量指向,方向余弦, 0 为前侧 0 为后侧,封闭曲面, 0 为右侧 0 为左侧, 0 为上侧 0 为下侧,外侧 内侧, 设 为有向曲面,侧的规定,指定了侧的曲面叫有向曲面,表示 :,其面元,在 xoy 面上的投影记为,的面积为,则规定,类似可规定,二、概念的引入,实例: 流向曲面一侧的流量.,1. 分割,则该点流速为 .,法向量为 .,3. 求和,2. 近似,4.取极限,设 为光滑的有向曲面, 在 上定义了一个,意分割和在局部面元上任意取点,下列极限都存在,向量场,若对 的任,三. 定义.,称为Q 在有向曲面上对 z, x 的曲面积分;,称为R 在有向曲面上对 x, y 的曲面积分.,称为P 在有向曲面上对 y, z 的曲面积分;,若记 正侧的单位法向量为,令,分,记作,P, Q, R 叫做被积函数;, 叫做积分曲面.,或第二类曲面积分.,存在条件:,物理意义:,在单位时间内流向指定侧的流体的质量.,性质:,四、对坐标曲面积分的计算,注意:对坐标的曲面积分,必须注意曲面所取的侧.,计算时应注意以下两点,一投,二代,三定号,解,例2,1: x=0 2: y=0 3: z=0 4: x+y+z=1,解:,例3. 计算,其中 是以原点为中心, 边长为 a 的正立方,体的整个表面的外侧.,解:,利用对称性.,原式, 的顶部,取上侧, 的底部,取下侧,五、两类曲面积分之间的联系,曲面的法向量的方向余弦为,两类曲面积分之间的联系,例1. 设,是其外法线与 z 轴正向,夹成的锐角, 计算,解:,解,例3,解,利用两类曲面积分之间的关系,例4,解,例5. 计算曲面积分,其中,解: 利用两类曲面积分的联系, 有, 原式 =,旋转抛物面,介于平面 z= 0,及 z = 2 之间部分的下侧.,原式 =,机动 目录 上页 下页 返回 结束,内容小结,定义:,1. 两类曲面积分及其联系,性质:,联系:,思考:,的方向有关,上述联系公式是否矛盾 ?,两类曲线积分的定义一个与 的方向无关, 一个与 ,2. 常用计算公式及方法,面积分,第一类 (对面积),第二类 (对坐标),二重积分,(1) 统一积分变量,代入曲面方程 (方程不同时分片积分),(2) 积分元素投影,第一类: 面积投影,第二类: 有向投影,(4) 确定积分域,把曲面积分域投影到相关坐标面,注:二重积分是第一类曲面积分的特殊情况.,转化,当,时,,(上侧取“+”, 下侧取“”),类似可考虑在 yoz 面及 zox 面上的二重积分转化公式 .,思考与练习,1. P228 题2,提示: 设,则, 取上侧时, 取

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