【摘要】:设空间闭区域Ω由光滑或分块光滑的闭曲面Σ围成,函数P(x,y,z),Q(x,y,z),R(x,y,z)具有连续的偏导数,则关于坐标的曲面积分,往往可用高斯公式作快捷计算.注 (ⅰ)如果S不是闭曲面,则计算时,可以适当添上一块曲面S0,使得S+S0构成闭曲面(不妨设其为外侧),于是可如下那样应用高斯公式计算其中Ω1是由S+S0围成的空间闭区域.(ⅱ)当,,在空间有界闭区域Ω内有不连续点(x0,y0,
设空间闭区域Ω由光滑或分块光滑的闭曲面Σ围成,函数P(x,y,z),Q(x,y,z),R(x,y,z)具有连续的偏导数,则
注 (ⅰ)如果S不是闭曲面,则计算时,可以适当添上一块曲面S0,使得S+S0构成闭曲面(不妨设其为外侧),于是可如下那样应用高斯公式计算其中Ω1是由S+S0围成的空间闭区域.
(ⅱ)当,,在空间有界闭区域Ω内有不连续点(x0,y0,z0)时,则计算(其中Σ是Ω的边界的外侧闭曲面)时,可以作一位于Ω内部的、包围点(x0,y0,z0)的闭曲面Σ0(方向为内侧),于是
其中,Ω2是由Σ+Σ0围成的空间闭区域.
例6.3 计算曲面积分,其中Σ是由曲线L:,绕z轴旋转一周而成的旋转曲面与平面z=-1,z=1围成的空间闭区域Ω的边界曲面外侧.
精解 旋转曲面方程为x2+y2-z2=1,所以
Ω={(x,y,z)(x,y)∈Dz,-1≤z≤1},其中Dz是Ω的竖坐标为z的截面在xOy平面上的投影,即
Dz={(x,y)x2+y2≤z2+1},于是
例6.4 求下列曲面积分:(www.daowen.com)
(1),其中Σ是曲面z=1-x2-y2(z≥0)的上侧;
(2),其中Σ是曲面2x2+2y2+z2=4的外侧.
精解 (1)记xOy平面的位于Σ之内的部分(方向为下侧)为Σ0,则
其中
将式(2)、式(3)代入式(1)得
(2)由于 有不连续点(0,0,0)∈Ω(Ω是由Σ围成的空间),所以作Σε:x2+y2+z2=ε2,其中,ε是充分小的正数,使得内侧曲面Σε位于Ω内部.于是
其中,
将式(5)、式(6)代入式(4)得
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