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第一类曲线积分的计算例题

下一节:第一类曲面积分的引入

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第一类曲线积分的计算例题课程教案、知识点、字幕

好我们来做这么几道例题

被积函数是y L这个线段呢

是这么一个线段

是x平方加上y平方等于R平方

在x大于等于零

y大于等于零那一部分

也就是说 是四分之一的圆周

我们来看看 这是一个

平面曲线上的第一类曲线积分

我们知道 L这条线

可以有一个参数方程

x呢是等于R cos t

y呢就等于R sin t

其中t的选择范围是从0到二分之pi

因为这是四分之一的圆弧

那么根据公式我们可以知道

这时候ydL 这么一个第一类曲线积分

可以写成从零到二分之pi的积分

被积函数y呢 等于Rsint

dL呢 我们可以知道

是x导数的平方加y导数的平方

等于R平方 x导数平方呢

是sin平方t

加上y导数的平方呢

就是R平方cos平方的t dt

我们可以发现 这就等于

被积函数是从零到二分之pi的积分

R乘上sin t

sin平方加cos平方就等于1

所以就乘上R dt

这是一个 Rdt是什么东西呢

我们知道圆的弧长

在dt的小范围内它的弧长不就是Rdt

所以呢 最后得到的式子

完全是一样的

也就等于R平方

从零到二分之pi sin t的dt

我们积一下分的话 就等于R的平方

同样这么一道题

这么一个第一类曲线积分

我们还可以再换一种做法

我们知道 L这条曲线

它有一个显函数的表示形式

y就等于根号R方减x平方

其中x的取值范围呢 是从0到R

那么我们可以知道

原来L上y这个dL呢

又可以写成从0到R上的定积分

y呢是等于根号R方减x平方

乘上根号1加上y对x的导数的平方

y对x的导数的平方呢 就等于

应该是等于x平方除以

根号R方减x平方的括弧的平方 dx

我们把它改写一下

就等于从0到R上的积分

被积函数呢就应该是等于Rdx

就也等于R的平方

所以呢 对平面上的第一类曲线的积分

参数方程也可以 那么如果说没有办法

对简单曲线把它写成

显函数形式的方程

我们也可以得到相同的结果

好我们再看一个例题

还是求第一类曲线积分

在L上的x平方dL

第一类曲线积分

L这条曲线呢 是这么构成的

它是由一个球面

x方加y方加z方等于R方

这是一个球面

和x加上y加上z等于零

所交出来的这么一条曲线

我们可以画一下示意图

这是一个球面 那么球心呢

当然是就在原点的

x加y加z是一个过原点的一个平面

那么过原点的平面

给它交出来的话

差不多是一条这么一种曲线

这是一个过球心的这么一个大圆

方法一 因为我们原来在讲

第一类曲线积分的计算的时候

我们用的 要么就对空间曲线来讲

需要用一个参数方程

那么这么一条曲线的参数方程

对我们来讲比较困难一点

当然我们有很好的技巧

来构造出参数方程

但是太过技巧性了

所以呢在这儿我们就不介绍了

我们下面要讲的是第二种方法

我们来看一看 在这条曲线里面

x y z实际上三个变量

实际上都是完全是等价的

所以根据对称 轮换对称性的话

我们可以发现 在L这条线上

x平方的第一类曲线积分

应该是等于在L这条线上

y平方的第一类曲线积分

应该等于在L这条线上

z平方的第一类曲线积分

什么情况下我们这个轮换对称性不对了

如果说x y z它们的位置不平等的时候

那么 就可能出现不对

比如说 我加一个2

这个如果说这个平面是

2x加y加z等于零

同样这也是过球心的一个平面

它截出来的同样是一个大圆

但是呢 如果我加了一个2之后呢

显然发现 x和y z它们之间的关系

肯定是不平等的

所以呢 这个等式就不会再有了

既然由轮换对称性

我们可以得到这么一个等式

那么我们就可以知道

它就等于三分之一的在L这条线上

x方加上y方加上z方的第一类曲线积分

我们来看看在L这条线上

L这条线呢 是由x方加y方加z方等于R方

和x加y加z等于零交出来的

所以在L这条线上

x方加y方加z方永远是等于R方

所以这样一来的话我们就可以知道

它就等于三分之一在L这条线上

x方加y方加z方就等于R方dL

那么我把R方拿出来的话

就是三分之R平方

L这条线上1的第一类曲线积分

我们知道1的第一类曲线积分

就是弧长 而这个呢

正好是一个大圆的弧长

所以呢 就等于三分之R方乘上2 pi R

整理一下 我们可以得到最后结果

所以从这个角度上来讲

我们现在发现

我们现在求的第一类曲线积分

包括以后我们要求的第一类曲面积分

以及第二类曲线积分 第二类曲面积分

它们跟我们原来学过的

定积分 二重积分和三重积分

有一个不太一样的地方

如果大家回去再回顾一下

我们讲的定积分

假如说你要讨论是在0 1中的

f x dx这么一个定积分

实际上积分区域

是小于等于x小于等于1

这就是它的积分的区域

或者说对一元函数来讲

就是一个积分区间

所以这是一个不等式的区域

比如说我们在二重积分里面

我们说D上的二元函数的积分

那么这个D区域我们经常讲

如果说就等于x y

x方加上y方小于等于1

就是一个单位圆域

那么这时候你会发现

这种 定积分也好 二重积分也好

后面我们三重积分也好

它的积分区域都是用不等式来表示的

而我们现在讲的

第一类曲线积分它是有方程的

所以呢 这个方程

实际上都可以用于被积函数的化简的

这样的话对我们的计算

就带来了很大的好处

微积分——多元函数与重积分课程列表:

第一章 多元函数微分学

-第一节 多元连续函数

--向量的内积与长度-1

--向量的内积与长度-2

--R^n中的点列的收敛性

--内点、外点、边界点-1

--内点、外点、边界点-2

--开集、闭集、区域

--多元函数的有关概念

--二重极限的定义

--二重极限的例题

--二次极限的定义

--连续与一致连续的定义

--连续函数的性质-1

--连续函数的性质-2

--连续函数的性质-3

-第一章 多元函数微分学--第一节练习题

-第二节 多元函数的偏导数

--偏导数的概念

--偏导数的几何意义

--高阶偏导数的概念

--混和偏导数与求导顺序无关的条件

-第一章 多元函数微分学--第二节练习题

-第三节 多元函数的全微分

--全微分的概念

--可微的必要条件

--可微的充分条件

--可微的充要条件

--多元函数的原函数

-第一章 多元函数微分学--第三节练习题

-第四节 多元函数的微分法

--复合函数微分法之一

--复合函数微分法之二

--复合函数求导数(举例)

--隐函数存在定理

--隐函数求导法(举例)

--隐函数组求导法

-第一章 多元函数微分学--第四节练习题

-第五节 多元函数的方向导数与梯度向量

--方向导数的概念

--方向导数的计算

--梯度向量的概念与计算

-第一章 多元函数微分学--第五节练习题

-第六节 映射及其微分

--映射与连续映射的概念

--映射的导数、微分、雅克比矩阵

--复合映射的微分法

-第一章 多元函数微分学--第六节练习题

-第七节 多元函数的泰勒公式(以二元函数为例)

--二元函数有Peano型余项的Taylor公式

--二元函数有Peano型余项的Taylor公式-2

--二元函数带有Lagrange型余项的泰勒公式

-第一章 多元函数微分学--第七节练习题

第二章 多元函数微分学应用

-第一节 多元函数微分学的几何应用

--空间曲线的切线与法平面(之一)

--空间曲线的切线与法平面(之二)

--空间曲线的切线与法平面问题举例

--曲面的切平面与法线(之一)

--曲面的切平面与法线(之二)

--曲面的切平面与法线(之三)

--曲面的切平面与法线问题举例

-第二章 多元函数微分学应用--第一节练习题

-第二节 多元函数的极值

--极值点的概念和必要条件

--极值点的判别法

--极值问题举例

-第二章 多元函数微分学应用--第二节练习题

-第三节 多元函数的条件极值

--二元函数条件极值问题的提法

--三元函数条件极值问题的提法(之一)

--三元函数条件极值问题的提法(之二)

--条件极值问题的直接解法

--条件极值问题的Lagrange解法

--条件极值问题举例

--多元函数在有界闭域上的最值

--最小二乘法

-第二章 多元函数微分学应用--第三节练习题

第三章重积分

-第一节 二重积分的概念和性质

--二重重积分引入

--二重积分定义

--二重积分性质

--关于二重积分性质的例题

-第二节 二重积分的计算

--二重积分的计算:直角坐标系(1)

--二重积分的计算:直角坐标系(2)

--二重积分的计算:直角坐标系(3)

-第三章重积分--第二节练习题

-第三节 极坐标系及一般坐标系

--极坐标系

--一般坐标系

--二重积分的一般坐标变换公式

--二重积分的计算:极坐标系

--二重积分的计算:极坐标系例题

--二重积分的计算:一般坐标系例题

-第三章重积分--第三节练习题

-第四节 三重积分

--三重积分的引入

--三重积分的定义

--三重积分的性质

--直角坐标系

--三重积分的计算:例题(1)

--三重积分的计算:例题(2)

--空间坐标变换

--空间柱坐标系

--空间柱坐标系例题(1)

--空间柱坐标系例题(2)

--球坐标系

--球坐标系例题

-第三章重积分--第四节 练习题

-第五节 第一类曲线积分

--第一类曲线积分的引入

--第一类曲线积分的定义

--第一类曲线积分的性质

--第一类曲线积分的计算公式

--第一类曲线积分的计算例题

-第三章重积分--第五节 练习题

-第六节 第一类曲面积分

--第一类曲面积分的引入

--第一类曲面积分的定义

--第一类曲面积分的性质

--第一类曲面积分的计算公式

--第一类曲面积分的计算例题(1)

--第一类曲面积分的计算例题(2)

-第三章重积分--第六节 练习题

-第七节 含参变量积分

--含参定积分的定义

--含参积分的连续性

--含参积分的导数

--含参积分的例题

-- 广义含参积分的一致收敛性

--广义含参积分的连续性和积分导数

-第三章重积分--第七节 练习题

第四章 向量分析

-第一节 第二类曲线积分

--第二类曲线积分的引入

--第二类曲线积分的定义

--第二类曲线积分的性质第二类曲线积分的性质

--第二类曲线积分的性质

-第四章 向量分析--第一节 练习题

-第二节 Green公式及其应用

--平面第二类曲线积分:Green公式

--平面第二类曲线积分的计算:利用Green 公式

-第四章 向量分析--第二节 练习题

-第三节 第二类曲面积分

--曲面的定向

--第二类曲面积分的引入

--第二类曲面积分的定义与性质

--第二类曲面积分的计算

-第四章 向量分析--第三节 练习题

-第四节 Gauss公式与Stokes公式

--Gauss公式

--第二类曲面积分的计算:Gauss公式

--Stokes公式及其应用

-第四章 向量分析--第四节 练习题

-第五节 无源场,保守场与调和场

--平面保守场

--势函数及其计算

--空间保守场

--常见的场

-第四章 向量分析--第五节 练习题

第五章 常微分方程

-第一节 微分方程的基本概念

--微分方程概念举例

--微分方程的基本概念

--一阶微分方程定解问题解的存在唯一性

-第二节 可求解的一阶微分方程(初等积分法)

--变量分离方程

--齐次型方程

--可化为齐次型方程的方程

--一阶线性微分方程的概念和解的性质

--一阶线性微分方程的解法

--Bernoulli方程

--可降阶方程(之一)

--可降阶方程(之二)

-第五章 常微分方程--第二节 练习题

-第三节 高阶线性微分方程解的结构

--线性微分方程解的性质

--函数组线性相关(无关)的概念

--函数组线性相关的必要条件

--线性微分方程解函数组线性相关的判别法

--线性微分方程解的结构

-第五章 常微分方程--第三节 练习题

-第四节 高阶线性常系数微分方程

--视频5--17 二阶线性齐次微分方程的特征法

--n阶线性齐次微分方程的特征法

-- 线性齐次微分方程的特征法举例

--二阶线性常系数非齐次微分方程的待定系数法

--二阶线性常系数非齐次微分方程的待定系数法(之一)举例

--二阶线性常系数非齐次微分方程的待定系数法(之二)

--二阶线性常系数非齐次微分方程的待定系数法(之二)举例

--二阶线性常系数非齐次微分方程的变动任意常数法

--二阶线性微分方程的变动任意常数法

--二阶线性微分方程的变动任意常数法(之二)

--欧拉方程

--欧拉方程举例

-第五章 常微分方程--第四节 练习题

第一类曲线积分的计算例题笔记与讨论

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