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第十章 曲线积分与曲面积分10.01 填 空(1) 第二类曲线积分化成第一类曲线积分是,其中为上点处切 向量 的方向角。(2) 第二类曲面积分化成第一类曲面积分是,其中为上点处的法 向 量的方向角10.02 计算下列曲线积分:x2+y2=ax0axya/2L(1) ,其中为圆周解:表示为参数方程:有 (2) ,其中为曲线, 解: (3),其中为摆线,上对应从到的一段弧。解: (4),其中是曲线上由到的一段弧。解: (5),其中L为上半圆周,沿逆时针方向。解: 补直线段由格林公式,有Dyx02aa(x-a)2+y2=a2LA 区域D的面积 又 (6),其中是用平面截球面所得的截痕,从轴的正向看去,沿逆时针方向解: ,用参数方程表示为: 10.03 计算下列曲面积分:x0zyRH(10.03 (1)图)(1),其中是界于平面及之间的原柱面解:投影到平面上的投影为 其中 x0zy1Dxyhx2+y2=h2(10.03 (2)图) (2),其中为锥面,的外侧。 解:补平面上侧(如上页下图),与构成一封闭曲面:的外侧由高斯公式得:又 故 (3),其中为半球面的上侧x0zy1RRx2+y2=R2R解: 补平面下侧,与构成一封闭曲面:的外侧;由高斯公式得: 区域的体积 又 ,(4),其中为曲面的上侧。解: 补平面下侧, 与曲面构成一封闭曲面:的外侧;而由高斯公式得:又(其中)(5),其中为曲面 的外侧解:方法1:其中: 方法2:补 由高斯公式得: 而 0xyA(0,1)B(0,y)C(x,y)10.04证明:在整个xOy平面的除去的负半轴及原点的开区域内是某个二元函数的全微分,并求出一个这样的二元函数证明:在整个平面除去y的负半轴及原点的开区域G内是某个二元函数的全微分。 10.05设在半平面内有力构成力场,其中k为常数,;证明在此力场中场力所作的功与所取路径无关。证明:又 故 P(x,y),Q(x,y)在单连通区域:半平面,有一阶连续偏导数。在此力场中场力所作的功与所取的路径无关。10.06求均匀曲面的重心的坐标解:曲 面 在xOy面投影为: 又 是关于yoz面, xoz面对称,又 区域的面积 重心 10.07设在闭区域D上都具有二阶连续偏导数,分段光滑的曲线L为的正向边界曲线。证明:(1) (2) 其中分别是沿L的外法线向量的方向导数,符号称二维拉普拉斯算子L证明:令为 x轴正向到方向的转角 为 x轴正向到切线方向的转角 则 又 根据格林公式: (2)由(1)知 同理 由上两式作差:;证毕 。10.08求向量通过区域:,的边界曲面流向外侧的通量解:由已知条件得所求通量为:的体积10.09求力沿有向闭曲线所作的功,其中为平面被三个坐标面所截成的三角形的整个边界,从轴正向看去,沿顺
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