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文档简介

1、精选,106 高斯公式 通量与散度,一、高斯公式,二、通量与散度,高斯公式的物理意义、,散度,散度的计算、通量、高斯公式的另一形式,精选,一、高斯公式,定理1 设空间闭区域W是由分片光滑的闭曲面S所围成，函数 P(x, y, z)、Q(x, y, z)、R(x, y, z)在W上具有一阶连续偏导数，则有,这里S是W的整个边界的外侧，cosa 、cosb 、cosg是S上点(x, y, z) 处的法向量的方向余弦 这两个公式称为高斯公式,证明,精选,如图所示，把S看成由S1，S2和S3三部分组成，其中S1和S2的 方程分别为zz1(x, y)和 zz2(x, y) ，S1 取下侧，S2 取上侧，

2、S3 取外 侧设闭区域W在xOy面上的投影区域为D xy,简要证明：,Dxy,精选,根据三重积分的计算法，有,另一方面，有,以上三式相加，得,精选,类似地有,把以上三式两端分别相加，即得高斯公式,精选,解 这里P(yz)x，Q0，Rxy，,由高斯公式，有,精选,解 设S1为zh(x2y2 h 2)的上侧，则S与S1一起构成一个闭曲 面，记它们围成的空间闭区域为W,精选,而,因此,由高斯公式得,精选,二、通量与散度,高斯公式,的右端可解释为单位时间内离开闭区域W的流体的总质量，左 端可解释为分布在W内的源头在单位时间内所产生的流体的总 质量,高斯公式的物理意义：,精选,在流速场 F P(x, y, z), Q(x, y, z), R(x, y, z) 内一定点M(x, y, z)附近任取一包围M点的闭曲面S，设S所围成的 区域为W，W的体积为V，则,散度：,表示单位时间从W的单位体积内所产生的流量，而,表示在点M处单位时间内所产生的流量，我们称其为向量场F在 点M的散度，记为divF，即,精选,设P、Q、R具有一阶连续偏导数，则,散度的计算：,设S是向量场F内的一片有向曲面，n是S上点(x, y, z)处的单位 法向量，

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