曲面积分计算

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曲面积分计算

2024-07-05 00:07| 来源: 网络整理| 查看: 265

一、一型曲面积分

一型曲面积分共有三种计算方法,且不需考虑正负的问题。以直角计算为主,奇偶性、对称性为辅助。

(一)直接计算法——直角坐标下

因为是在曲面上进行积分,所以曲面方程Z=Z(x, y)可以直接带入方程中。带入后消去了z,曲面积分转变成了在D(曲面在xoy上的投影)上的二重积分。

由于

 

 故积分表达式可化为

 

 能把曲线/曲面方程带入积分函数计算的只有两种:曲线积分、曲面积分。

不能代入计算的是:重积分

(二)利用奇偶性

被积函数若是关于x的奇函数,且积分曲面关于yoz前后对称,那么该积分等于0;

若被积函数若是关于x的偶函数,且积分曲面关于yoz前后对称,那么该积分等于二倍的对yoz前边曲面上的积分。

若对于y、z也有奇偶性,同理。

(三)利用对称性(轮换性)

若积分曲面x,y,z位置可以对调,积分函数内x,y,z也可以互换,最后积分结果不变。

二、二型曲面积分

二型曲面积分共有三种计算方式。因为二型曲面积分是对曲面上dx和dy做的投影,存在正负号的问题。所以二型曲面积分必须考虑积分正负号的问题。

二型曲面积分与在曲面哪一侧积分有关:

(一)直接计算法

 设曲面:z=z(x, y),曲面对xoy投影D。

把z=z(x, y)带入积分计算,于是转化成二重积分。

 

(二)高斯公式

 若曲面封闭可以用高斯公式,将二型曲面积分转化成三重积分。

一定要注意正负号的问题。

 

 PS 如何判断正负号呢?

看题设,题目一般指输出哪一侧(内侧,外侧)为正。

(三)补面后再利用高斯公式

类似于格林公式补线,但需要注意的是,补完后形成的封闭曲面用高斯公式计算积分的时候要注意正负号,还要记得减去新添加的面的积分。给这个新添加的曲面计算积分时,同样要注意正负号。

三、下面是例题

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 



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