- 1、本文档共38页,可阅读全部内容。
- 2、有哪些信誉好的足球投注网站(book118)网站文档一经付费(服务费),不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
- 3、本站所有内容均由合作方或网友上传,本站不对文档的完整性、权威性及其观点立场正确性做任何保证或承诺!文档内容仅供研究参考,付费前请自行鉴别。如您付费,意味着您自己接受本站规则且自行承担风险,本站不退款、不进行额外附加服务;查看《如何避免下载的几个坑》。如果您已付费下载过本站文档,您可以点击 这里二次下载。
- 4、如文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“版权申诉”(推荐),也可以打举报电话:400-050-0827(电话支持时间:9:00-18:30)。
查看更多
[小学教育]6-高等数学第六讲 曲线和曲面积分
第六讲 曲线和曲面积分
§6.1曲线积分
一、知识结构
1、第一型曲线积分
(1) 第一型曲线积分产生的背景:非均匀曲线状物体的质量.
(2) 第一型曲线积分的定义
① 平面曲线:,或,或
定义1 设平面曲线是可求长的(平面曲线是光滑或分段光滑的),函数在平面曲线上有定义.在划分把平面曲线划分成个小曲线段,其中表示小曲线段的长度,划分细度,,我们称极限为函数在平面曲线上的第一型曲线积分,记作.
定义1′(微元法的定义) 设平面曲线是可求长的(平面曲线是光滑或分段光滑的),函数在平面曲线上有定义.在曲线上任取一点(不是曲线的端点),给点一个弧长的增量,是要多么小有多么小的正数,表示小微元的质量(为点处的密度函数),表示曲线状物体的质量,如果值存在,我们称该值为函数在平面曲线上的第一型曲线积分.
说明:①表示曲线上点处弧长的增量,是要多么小有多么小的正数;②分别表示平面和空间中曲线状物体的质量;③由勾股定理得.
②对空间曲线:或
定义2 设空间曲线是可求长的(空间曲线是光滑或分段光滑的),函数定义空间曲线上.在划分把空间曲线划分成个小曲线段,其中表示小曲线段的长度,,,我们称极限为函数在空间曲线上的第一型曲线积分,记作.
定义2′(微元法的定义) 设空间曲线是可求长的(空间曲线是光滑或分段光滑的),函数在空间曲线上有定义.在曲线上任取一点(不是曲线的端点),给点一个弧长的增量,是要多么小有多么小的正数,表示小微元的质量(为点处的密度函数),表示曲线状物体的质量,如果值存在,我们称该值为函数在空间曲线上的第一型曲线积分.
(3)第一型曲线积分的计算
①利用弧长计算公式,
对平面光滑曲线:,或,或,由
,
所以或或.
对空间光滑曲线: .或,由可求出。
由,所以
.
.
②对称性计算法
对平面光滑曲线:,或,或.
当积分曲线关于轴对称时,且函数时,则;当积分曲线关于轴对称时,且函数时,则.
对空间光滑曲线: .
当积分曲线关于面对称时,且函数时,则;当积分曲线关于面对称时,且函数时,则;当积分曲线关于面对称时,且函数时,则.
2、第二型曲线积分
(1) 第二型曲线积分产生的背景: 计算变力将质点从有向曲线的起点移动到终点所做得功.
(2) 第二型曲线积分的定义
定义3 设是定义在平面上有向可求长曲线:弧,对的任意分割,它把分成个小曲线段,,其中,记小曲线段的弧长为,分割的细度,,,,,,若极限
存在,则称此极限为函数沿平面上有向曲线上的第二型曲线积分,记为
或或.
即.
定义3′(微元法的定义) 设是定义在平面上有向可求长曲线:弧,在曲线上任取一点(不是曲线的端点),给点一个弧长的增量,的模是要多么小有多么小的正数,表示质点在力作用下经过位移所做的功,表示在力作用下质点从有向曲线的起点移动到终点所做得功,如果值存在,我们称该值为函数在平面有向曲线上的第二型曲线积分.
说明:①表示曲线上点处弧长的增量,是绝对值要多么小有多么小的实数;②表示变力把质点从有向曲线的起点移动到终点所做得功,功可正可负.
对空间曲线,第二型曲线积分定义为:
定义4 设是定义在空间中的有向可求长曲线:弧上,对的任意分割,它把分成个小曲线段,,其中,记小曲线段的弧长为,分割的细度,,,,,,若极限
存在,则称此极限为函数沿空间中有向曲线上的第二型曲线积分,记为
或或.
定义4′(微元法的定义) 设是定义在空间中的有向可求长曲线:弧上,在曲线上任取一点(不是曲线的端点),给点一个弧长的增量,的模是要多么小有多么小的正数,
表示质点在力作用下经过位移所做的功,表示在力作用下质点从有向曲线的起点移动到终点所做得功,如果值存在,我们称该值为函数在空间有向曲线上的第二型曲线积分.记作
(3) 第二型曲线积分的计算
①计算
(a) 参数变换法
平面上的有向曲线: ,其中起点是,终点是,则
.
(b)空间中的有向曲线: ,其中起点是,终点是.
二、解证题方法
1、一型曲线积分
例1(电子科技大学2002年) 已知一抛物线 (),曲线段上任意一点处的密度与该点到轴的距离成正比,处的密度为,求此曲线段的质量.
解 设密度函数为,其中为常数.因为曲线段在处的密度为,所以.进而,曲线段的质量为,其中曲线段: ().故
.
例2(北京师范大学2004年)计算,.
解 积分曲线关于面对称,所以.积分曲线关于面对称,所以,故`,进而.
例3(辽宁大学2004年)求一型曲线积分,其中是圆周.
解 进行变量替换,则
.
例4(深圳大学2004年)计算一型曲线积分,其中是以为顶点的三角形.
解 分为三段,其中:为端点的线段,: 为端点的线段,: 为端点的线段. 的方程为,的方程为,的方程为.则
.
例5(北京大学2005年)计算,其中是球面与平面的交线.
解 参考例2.
例6 计
您可能关注的文档
- [学科竞赛]竞赛 DNA的结构与复制.ppt
- [学科竞赛]物理竞赛.doc
- [学科竞赛]生态学-Hbj.pdf
- [学科竞赛]生物竞赛 细胞工程.ppt
- [学科竞赛]第1节通过神经系统的调节.ppt
- [学科竞赛]第四章2 MCS-51单片机定时器计数器.ppt
- [学科竞赛]第一、二章习题.ppt
- [学科竞赛]英语成语竞赛.ppt
- [实习总结]HTML语言入门教程.doc
- [学科竞赛]第四章塔设备.ppt
- 大学生职业规划大赛《新闻学专业》生涯发展展示PPT.pptx
- 大学生职业规划大赛《应用统计学专业》生涯发展展示PPT.pptx
- 大学生职业规划大赛《音乐学专业》生涯发展展示PPT.pptx
- 大学生职业规划大赛《中医学专业》生涯发展展示PPT.pptx
- 大学生职业规划大赛《信息管理与信息系统专业》生涯发展展示PPT.pptx
- 大学生职业规划大赛《汽车服务工程专业》生涯发展展示PPT.pptx
- 大学生职业规划大赛《水产养殖学专业》生涯发展展示PPT.pptx
- 大学生职业规划大赛《市场营销专业》生涯发展展示PPT.pptx
- 大学生职业规划大赛《音乐表演专业》生涯发展展示PPT.pptx
- 大学生职业规划大赛《音乐学专业》生涯发展展示PPT.pptx
文档评论(0)