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向量點面距離公式推導

教育 更新时间:2025-01-07 14:32:53

兩類線面積分一直都是考查重點,主要考查各類線面積分的計算,這部分重點是第二類積分的計算、平面曲線積分與路徑無關的判定和相關計算與證明,要熟練掌握與格林公式、高斯公式相關的各類題型及思路、方法、技巧等。第一類積分考查相對較少,且難度不大。重點在第Ⅱ類線面積分的計算。

向量點面距離公式推導(大學數學第一二型曲面積分)1

之前的文章講了有關第Ⅰ、Ⅱ型曲線積分的相關方法,主要為格林公式,變換路徑等,詳見上篇文章。今天講講第Ⅰ、Ⅱ型曲面積分的相關知識。主要方法有:第Ⅰ類曲面積分直接法(一投二代三換),第Ⅱ類曲面積分直接法(一投二代三定号),巧用奇偶性、對稱性化簡,利用邊界可代入,利用形心公式,利用高斯公式,補面、挖點用高斯公式,斯托克斯公式等。

1.第Ⅰ型曲面積分(對面積的曲面積分),與積分曲面方向無關,物理意義為曲面片的質量。

2.第Ⅱ型曲面積分(對坐标的曲面積分),有正負方向,與積分曲面方向有關,物理意義為流體流向曲面一側的流量,即一個向量函數(例如速度場v(x,y,z))通過某有向曲面的通量。所以計算時應當注意方向,補面應當标注方向。

使用高斯公式之前應當觀察積分區域是否為光滑有向封閉曲面,被積函數在封閉曲面所圍空間區域Ω上一階連續偏導數是否存在,還要看看Ω内是否存在奇點(無定義)。若不是封閉曲面,封閉後再用高斯公式,另外要相應減去補的面的積分,若存在奇點,則挖去後在複連通區域使用高斯公式。

如果怎麼也用不了高斯公式,則應當拆分積分區域改用投影法。

向量點面距離公式推導(大學數學第一二型曲面積分)2

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