第二类曲线、曲面积分计算公式 |
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第二类曲线、曲面积分(对坐标的积分)计算公式总结
下面将列出常用正交坐标系下的第二类曲线、曲面积分的直接计算公式。以下默认被积函数为对应正交坐标系下形如 f ⃗ = ( P , Q , R ) \vec{f}=(P,Q,R) f =(P,Q,R) 的矢量函数。 一、第二类曲线积分第二类曲线积分是在有向曲线的弧长上对矢量函数进行积分。 1. x y z xyz xyz 坐标系(直角坐标系)下的第二类曲线积分假定积分区域为 Γ : { x = x ( s ) y = y ( s ) z = z ( s ) ( s ∈ ( s ‾ , s ‾ ) ) \Gamma:\left\{\begin{array}{l} x=x(s)\\ y=y(s)\\ z=z(s) \end{array}\right.\\ (s\in(\underline{s},\overline{s})) Γ:⎩⎨⎧x=x(s)y=y(s)z=z(s)(s∈(s,s)) 并规定 ( x s ′ , y s ′ , z s ′ ) (x_s',y_s',z_s') (xs′,ys′,zs′) 的方向为正方向,则有 ∫ Γ f ⃗ ( x , y , z ) ⋅ d l ⃗ = ∫ Γ P d x + Q d y + R d z = ∫ s ‾ s ‾ ( P x s ′ + Q y s ′ + R z s ′ ) d s \int_{\Gamma}\vec{f}(x,y,z)\cdot\vec{\mathrm{d}l}=\int_{\Gamma}P\mathrm{d}x+Q\mathrm{d}y+R\mathrm{d}z\\ =\int_{\underline{s}}^{\overline{s}}(Px_s'+Qy_s'+Rz_s')\mathrm{d}s ∫Γf (x,y,z)⋅dl =∫ΓPdx+Qdy+Rdz=∫ss(Pxs′+Qys′+Rzs′)ds 特殊地,若积分区域可以表示为 Γ : { x = x ( z ) y = y ( z ) z = z ( z ∈ ( z ‾ , z ‾ ) ) \Gamma:\left\{\begin{array}{l} x=x(z)\\ y=y(z)\\ z=z \end{array}\right.\\ (z\in(\underline{z},\overline{z})) Γ:⎩⎨⎧x=x(z)y=y(z)z=z(z∈(z,z)) 并规定 ( x z ′ , y z ′ , 1 ) (x_z',y_z',1) (xz′,yz′,1) 的方向为正方向,则有 ∫ Γ f ⃗ ( x , y , z ) ⋅ d l ⃗ = ∫ Γ P d x + Q d y + R d z = ∫ z ‾ z ‾ ( P x z ′ + Q y z ′ + R ) d z \int_{\Gamma}\vec{f}(x,y,z)\cdot\vec{\mathrm{d}l}=\int_{\Gamma}P\mathrm{d}x+Q\mathrm{d}y+R\mathrm{d}z\\ =\int_{\underline{z}}^{\overline{z}}(Px_z'+Qy_z'+R)\mathrm{d}z ∫Γf (x,y,z)⋅dl =∫ΓPdx+Qdy+Rdz=∫zz(Pxz′+Qyz′+R)dz 2. r θ ϕ r\theta\phi rθϕ 坐标系(球坐标系,默认 θ ∈ [ 0 , π ] \theta\in[0,\pi] θ∈[0,π] )下的第二类曲线积分假定积分区域为 Γ : { r = r ( s ) θ = θ ( s ) ϕ = ϕ ( s ) ( s ∈ ( s ‾ , s ‾ ) ) \Gamma:\left\{\begin{array}{l} r=r(s)\\ \theta=\theta(s)\\ \phi=\phi(s) \end{array}\right.\\ (s\in(\underline{s},\overline{s})) Γ:⎩⎨⎧r=r(s)θ=θ(s)ϕ=ϕ(s) |
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