D101对弧长和曲线积分21614

会计学1D101对弧长和曲线积分21614一、对弧长的曲线积分的概念与性质假设曲线形细长构件在空间所占弧段为AB,其线密度为“大化小,常代变,近似和,求极限”

可得为计算此构件的质量,1.引例:

曲线形构件的质量采用机动目录上页下页返回结束第1页/共24页设是空间中一条有限长的光滑曲线,义在上的一个有界函数,都存在,上对弧长的曲线积分,记作若通过对的任意分割局部的任意取点,2.定义下列“乘积和式极限”则称此极限为函数在曲线或第一类曲线积分.称为被积函数，

称为积分弧段.曲线形构件的质量和对机动目录上页下页返回结束第2页/共24页如果L是xoy

面上的曲线弧,如果L

是闭曲线,则记为则定义对弧长的曲线积分为机动目录上页下页返回结束思考:(1)若在

L

上f(x,y)≡1,(2)定积分是否可看作对弧长曲线积分的特例?否!

对弧长的曲线积分要求ds0,但定积分中dx

可能为负.第3页/共24页3.性质（k为常数)(

由组成)(l为曲线弧

的长度)机动目录上页下页返回结束第4页/共24页二、对弧长的曲线积分的计算法基本思路:计算定积分转化定理:且上的连续函数,证:是定义在光滑曲线弧则曲线积分求曲线积分根据定义机动目录上页下页返回结束第5页/共24页点设各分点对应参数为对应参数为则机动目录上页下页返回结束第6页/共24页说明:因此积分限必须满足(2)注意到因此上述计算公式相当于“换元法”.因此机动目录上页下页返回结束第7页/共24页如果曲线L的方程为则有如果方程为极坐标形式:则推广:

设空间曲线弧的参数方程为则机动目录上页下页返回结束第8页/共24页例1.

计算其中L是抛物线与点

B(1,1)之间的一段弧.解:上点O(0,0)机动目录上页下页返回结束第9页/共24页例2.计算半径为R,中心角为的圆弧L

对于它的对称轴的转动惯量I(设线密度

=1).解:

建立坐标系如图,则机动目录上页下页返回结束第10页/共24页例2.计算其中L为双纽线解:

在极坐标系下它在第一象限部分为利用对称性,得机动目录上页下页返回结束第11页/共24页例3.计算曲线积分

其中为螺旋的一段弧.解:

线机动目录上页下页返回结束第12页/共24页例4.

计算其中为球面被平面所截的圆周.解:由对称性可知机动目录上页下页返回结束第13页/共24页思考:例4中改为计算解:

令,则圆的形心在原点,故,如何机动目录上页下页返回结束第14页/共24页例5.计算其中为球面解:化为参数方程则机动目录上页下页返回结束第15页/共24页例6.有一半圆弧其线密度解:故所求引力为求它对原点处单位质量质点的引力.机动目录上页下页返回结束第16页/共24页内容小结1.定义2.性质(l

曲线弧

的长度)机动目录上页下页返回结束第17页/共24页3.计算•对光滑曲线弧•对光滑曲线弧•对光滑曲线弧机动目录上页下页返回结束第18页/共24页思考与练习1.已知椭圆周长为a,求提示:原式=利用对称性分析:机动目录上页下页返回结束第19页/共24页2.

设均匀螺旋形弹簧L的方程为(1)求它关于z

轴的转动惯量(2)求它的质心.解:

设其密度为

ρ(常数).(2)L的质量而(1)机动目录上页下页返回结束第20页/共24页故质心坐标为第二节目录上页下页返回结束第21页/共24页备用题1.

设

C

是由极坐标系下曲线及所围区域的边界,求提示:

分段积分机动目录上页下页返回结束第2