D线面积分的计算习题课

会计学1D线面积分的计算习题课解答提示:

计算其中L为圆周提示:

利用极坐标,原式=说明:若用参数方程计算,则机动目录上页下页返回结束P1843(1)第1页/共29页P184

3(3).计算其中L为摆线上对应t从0到2的一段弧.提示:机动目录上页下页返回结束第2页/共29页P1843(6).计算其中由平面y=z

截球面提示:

因在上有故原式=从z轴正向看沿逆时针方向.机动目录上页下页返回结束第3页/共29页(1)利用对称性及重心公式简化计算;(2)利用积分与路径无关的等价条件;(3)利用格林公式(注意加辅助线的技巧);(4)利用斯托克斯公式;(5)利用两类曲线积分的联系公式.2.基本技巧机动目录上页下页返回结束第4页/共29页例1.计算其中为曲线解:

利用轮换对称性,有利用重心公式知(的重心在原点)机动目录上页下页返回结束第5页/共29页例2.

计算其中L

是沿逆时针方向以原点为中心,解法1令则这说明积分与路径无关,故a

为半径的上半圆周.机动目录上页下页返回结束第6页/共29页解法2

它与L所围区域为D,(利用格林公式)思考:(2)若L同例2,如何计算下述积分:(1)若L改为顺时针方向,如何计算下述积分:则添加辅助线段机动目录上页下页返回结束第7页/共29页思考题解答:(1)(2)机动目录上页下页返回结束第8页/共29页计算其中L为上半圆周提示:沿逆时针方向.练习题:P184题3(5);P185题6;103(5).机动目录上页下页返回结束第9页/共29页P185

6

.设在右半平面x>0内,力构成力场,其中k为常数,证明在此力场中场力所作的功与所取的路径无关.提示:令易证F

沿右半平面内任意有向路径L

所作的功为机动目录上页下页返回结束第10页/共29页P185

10.求力沿有向闭曲线

所作的功,其中为平面x+y+z=1

被三个坐标面所截成三提示:方法1从

z

轴正向看去沿顺时针方向.利用对称性角形的整个边界,机动目录上页下页返回结束第11页/共29页设三角形区域为,方向向上,则方法2利用斯托克斯公式机动目录上页下页返回结束第12页/共29页二、曲面积分的计算法1.基本方法曲面积分第一类(对面积)第二类(对坐标)转化二重积分(1)统一积分变量—代入曲面方程(2)积分元素投影第一类:始终非负第二类:有向投影(3)确定二重积分域—把曲面积分域投影到相关坐标面机动目录上页下页返回结束第13页/共29页思考题1)二重积分是哪一类积分?答:

第一类曲面积分的特例.2)设曲面问下列等式是否成立?

不对!

对坐标的积分与的侧有关机动目录上页下页返回结束第14页/共29页2.基本技巧(1)利用对称性及重心公式简化计算(2)利用高斯公式注意公式使用条件添加辅助面的技巧(辅助面一般取平行坐标面的平面)(3)两类曲面积分的转化机动目录上页下页返回结束第15页/共29页练习:P185题4(3)

其中为半球面的上侧.且取下侧,提示:以半球底面原式=P185题4(2),P185题9

同样可利用高斯公式计算.记半球域为,高斯公式有计算为辅助面,利用机动目录上页下页返回结束第16页/共29页例3.证明:设(常向量)则单位外法向向量,试证设为简单闭曲面,a

为任意固定向量,n

为的机动目录上页下页返回结束第17页/共29页例4.计算曲面积分其中,解:思考:

本题改为椭球面时,应如何计算?提示:在椭球面内作辅助小球面内侧,然后用高斯公式.机动目录上页下页返回结束第18页/共29页例5.设是曲面解:

取足够小的正数,

作曲面取下侧

使其包在内,为xoy

平面上夹于之间的部分,且取下侧,取上侧,计算则机动目录上页下页返回结束第19页/共29页第二项添加辅助面,再用高斯公式计算,得机动目录上页下页返回结束第20页/共29页例6.计算曲面积分中是球面解:利用对称性用重心公式机动目录上页下页返回结束第21页/共29页例7.设L是平面与柱面的交线从z

轴正向看去,L为逆时针方向,计算解:

记为平面上

L

所围部分的上侧,D为在xoy

面上的投影.由斯托克斯公式公式目录上页下页返回结束第22页/共29页D

的形心机动目录上页下页返回结束第23页/共29页作业P1843(2),(4);3(2)5;8机动目录上页下页返回结束第24页/共29页(1)在任一固定时刻,此卫星能监视的地球表面积是备用题

地球的一个侦察卫星携带的广角高分辨率摄象机能监视其”视线”所及地球表面的每一处的景象并摄像,若地球半径为R,卫星距地球表面高度为H=0.25R,卫星绕地球一周的时间为T,试求(2)在解:

如图建立坐标系.的时间内,卫星监视的地球表面积是多少?多少?机动目录上页下页返回结束第25页/共29页(1)利用球坐标,任一固定时刻监视的地球表面积为(2)在时间内监视的地球表面积为点击图片任意处播放开始或暂停注意盲区与重复部分其中S0为盲