曲面积分与高斯公式1、第一类曲面积分(1)问题得提出设有一块光滑得金属曲面S
它得密度就是不均匀得
在其点(x,y,z)处密度为 f(x,y,z),并设f在S上连续,则金属曲面 S 得质量 M说明: 第一类曲面积分与曲面得方向(侧)无关(2)第一类曲面积分得计算(代入法)设 S 就是一个光滑曲面, S 得方程就是 Z=f(x,y) ,当 f 1 时可得空间曲面面积得计算公式,即例 1
I=,S 就是半球面()
解:, , =2、 第二类曲面积分(1)问题得提出磁通量问题
表示说明:第二类曲面积分与方向(侧)有关,改变方向,积分变号(2)计算(代入法) 用带入法计算时,一般应分成三个计算: ①(假如曲面积分取得上侧取号,假如曲面积分取得下侧取-号)、类似有②(假如曲面积分取得前侧取号,假如曲面积分取得后侧取-号)
③(假如曲面积分取得右侧取号,假如曲面积分取得左侧取-号)、例2:计算曲面积分,其中就是圆面下侧
分析: 由于在上, ,所以评论:本题展示得化简积分得方法就是非常重要得
例 3:计算曲面积分,其中就是旋转抛物面介于平面及之间得下侧分析: 可直接代公式计算, 而需要分成前后两部分分别计算、解:(略)(3)高斯公式设 D 就是R内得一个有界闭区域,其边界由光滑曲面或逐片光滑曲面组成,方向就是外侧(相对于区域D而言)
又设函数 P,Q,R都在 D 内关于 x,y,z 有连续偏导数,则下列高斯公式成立: 由 Gau s s 公式可计算某些空间立体积分 V= 例4 计算, 式中S为球面得内侧解 由高斯公式 知 =例 5:计算曲面积分 其中为曲面得上侧
【分析】(补面法)本题曲面不封闭,可考虑先添加一平面域使其封闭,在封闭曲面所围成得区域内用高斯公式,而在添加得平面域上直接投影即可
【详解】 补充曲面:,取下侧、 则 =其中为与所为成得空间区域,D 为平面区域、 由于区域D关