§1.5、向量函数的积分.ppt_第1页
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文档简介

1、1.5、向量函数的积分,1、体积分 设D是R3中的一个体积元V, 在V中定义的函数。 定义(体积分):设 是V的一个分割, ,任取点 ,作和式: 当 时,若和式的极限存在,且与V的划分与 的选取无关,则称这个极限为 在V上的积分,记做,在R3空间, 可以表示为:,则:,体积分的计算规则:,(1) 设 为常向量, 为数量函数,则:,(2) 设 为常向量, 为向量函数,则:,(3) 设 为常向量, 为向量函数,则:,例1:设V是平面 和三个坐标平面x=0,y=0 z=0所围的区域,求 在V上的体积分。,解: 如图表示,则:,分别计算三个分量的积分,首先:,同理:,最后得:,2、曲面积分 设D是R3

2、中的一块简单、分块光滑的空间有向曲面 , 我们可以定义 沿 一侧的积分。 定义(曲面积分):设 在空间曲面 上有定义, 为 的任意一个分割,记 ,任取点 ,作和式: 当 时,若和式的极限存在,且与 的划分与 的选取无关,则称这个极限为 在 上的积分,记做,在R3空间, 可以表示为:,若 的法向量的单位向量为:,则:,所以:,例2:设 是平面 和三个坐标平面 所围的闭曲面,求 沿 的外侧的曲面 积分。,解: 如图表示, 是分别表示三角形 OAB,OBC,OCA所围平面, 代表ABC的 所围三角形,则:,对于 ,z=0,dz=0,则:,同理:,对于 ,则:,而:,所以:,同理:,最后得:,例3:设

3、 是球面 ,求 沿球面外侧的积分。,解:对于球面来说,其任意点 的法向分量为 所以,沿球面外侧的积分为:,3、曲线积分 设l是R3中的一条简单、分段光滑的空间有向曲线 , 我们可以定义 在曲线 上的积分。 定义(曲线积分):设 为空间内由点A到点B的一条有向光滑曲 线,任取分段点 ,把 分成n个有向 线段,定义 ,记 ,任取点 ,作和 当 ,和式的极限存在且和曲线的划分与 的 选取无关,则称这个极限为 沿曲线 的曲线积分,记作,在R3空间, 可以表示为:,若 的法向量的单位向量为:,则:,所以:,例4:设 为平面 与三个坐标平面的交线所围的 闭曲线,曲线方向如图所示,求函数 沿曲线正向的积分。,解: 由 围成,,同理:,最后得:,对于 ,z=0,dz=0,则:,4、Gauss公式和Stokes公式,Gauss公式:设空间曲面 是分片光滑的双侧闭曲面,其内部 区域记为 ,设函数 在 和 上连续,在 内具有一阶偏导数,则:,Stokes公式:设空间曲面 是光滑的有界曲面,其边界l是一条 分段光滑的闭曲线,设函数 在 和l上连续,在 上具有一阶偏导数,则:

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