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考研數學二二重積分計算真題

教育 更新时间:2025-04-29 10:04:49

對于積分,首先要有微元法的思想,先簡單地引入定積分定義來源:分割-做乘積-求和-取極限。而微元法思想,一直貫穿考研數學的核心,即使到後面的概率論中求概率密度和分布函數,依然需要用微元法的思想。萬物皆可微。

對于變換“元”的方法有哪些呢?

時間“元”與空間“元”,點元-線元-面元-體元,均勻-非均勻,直線-曲線。對于極坐标系還有角“元”和弧“元”等等。

根據題目明确對何種元素進行分割?是把曲線分割成很多個一小段,還是把塊切成很多個一小薄片?先把分割後某一點處的微元表示出來,然後積分區域累加,最後選用合适方法計算所表示出來的積分。

第一型第二型曲線積分依然要運用微元法的思想。

1.對于第一型曲線積分,其物理意義是求曲線杆的質量,幾何意義是對弧長的曲線積分。

考研數學二二重積分計算真題(考研數學第一二型曲線積分)1

定義和性質如下:

考研數學二二重積分計算真題(考研數學第一二型曲線積分)2

基本計算方法:直接法、利用奇偶性、利用對稱性、利用形心坐标

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對于(1),ds=根号下(dx dy),提出一個dt到根号外,同時在根号内同除dt,就可得到(1)式。

對于(2)是把x看成參數:y=y(x),x=x。ds=根号下(dx dy),提出一個dx到根号外,同時在根号内同除dx,就可得到(2)式。

對于(3)把θ看成參數。

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4.利用形心,縱坐标或橫坐标比較明顯的情況下,分母表示L的周長容易求的情況下,考慮此法。

有關第一型曲線積分的題型一般用上述四種方法即可求解,比較簡單。

2.對于第二型曲線積分,其物理意義是變力沿曲線做功。

由于是變力(有大小也有方向)和曲線,所以在計算過程中要注意方向。相對于第一型曲線積分是對弧長(隻有正)的線積分,而第二型曲線積分則是對坐标(有正有負)的線積分。

第二型曲線積分定義和性質如下:

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計算方法有如下幾種,具體題目依據其已知情況選用組合不同方法。

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【直接法是通過變量參數化後計算定積分,起點為下限,終點為上限】

【注:使用格林公式需要:L需要滿足光滑封閉正向曲線,正向:如果是單連通區域,逆時針為曲線正向,如果是複連通區域,則外圈逆時針,内圈順時針。總而言之,内圈外圈都要滿足你在“跑步時”,左手是靠在積分區域内側。可以畫圖理解:箭頭方向為正方向,左手均靠在區域(陰影部分)内側。 P(x,y),Q(x,y)在區域内有一階連續偏導數,即區域内沒有瑕點(無定義點),滿足以上兩個條件才能用格林公式。如果:曲線非閉合,則補線閉合後再用格林公式,如果存在瑕點,則挖去瑕點變成複連通區域再用格林公式】

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【注:兩類曲線積分的聯系,需要求有向曲線弧在某點處的切向量的方向角cosα=正負(dx/dt)/((根号下dx dy)/dt),計算量大,一般不用此法】

典型例題:例1,利用積分與路徑無關。

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兩種解法如下,第一種解法簡要變換路徑亦有兩種。

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解法二如下:

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例2、利用格林公式以及補線用格林公式

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