当前课程知识点:微积分——多元函数与重积分 > 第四章 向量分析 > 第三节 第二类曲面积分 > 曲面的定向
好 我们现在开始讲
我们这学期的最后一类积分
第二类曲面积分
在讲第二类曲面积分之前
我们先介绍一个空间曲面的定向
假如说有一张空间曲面S
S呢是一个光滑C1类的光滑曲面
光滑的正则曲面
也就是说 假如说
我们S给一个参数方程
x=x(u v) y=y(u v) z=z(u v) uv呢
是一个平面上的一个集合D(u v)
所谓的C1类的光滑曲面
我们已经讲过
这三个函数都是连续可微函数
也就是他们所有的偏导数都是连续函数
并且我们原来讲过
有叫一个ABC的东西
A呢等于
偏y偏u偏y偏v偏z偏u偏z偏v
B呢就等于
偏z偏u偏z偏v偏x偏u偏x偏v
C呢就等于
偏x偏u偏x偏v偏y偏u偏y偏v
满足A方加上B方加上C方是不得0的
那么对于这么一个光滑的正则曲面
我们定向是这么定的
随便找一个(x0 y0 z0)属于S
我们知道在这一点他的法向量
正好是等于±(A,B,C)
单位法向量呢
是除以根号A方加上B方加上C方
假如说我们取定某一侧为正法方向
那么也就意味着
我们取定某一个正负号做为正法向量
举个例子呢
我们记这个方向为正法方向
那么我们可以知道这一点的方向定完了之后
在这个光滑曲面上
任意一点的方向我们是这么来定
P点的方向呢
我们从P0点到P点
在这光滑的曲面上找一条连线
那么P点的方向呢
是由这个正法方向连续的这么变化过来
得到了P点的正法方向
如果说一张曲面给了一个点的正法方向
其他点的正法方向
都可以用这种办法唯一的确定的
那么我们就把这张曲面呢
叫做可定向曲面
确实 现实中存在着一类叫做可定向曲面
大部分曲面我们看到都是可定向的
但也确确实实存在另外一类曲面
叫做不可定向曲面
比如说 我们讲 莫比乌斯带
那么我们在第二类曲面积分里面
所有的曲面都是指可定向曲面
那么我们把一个确定了方向的曲面
我们把它记作是S上面一个+ 号
表示这个曲面的方向我们已经确定了的
那么这是一张简单曲面的定向问题
比如说 我们举个例子
一个球面 或者说一个闭曲面
这当然是一个可定向曲面
原因很简单
我在某一点我给他指定了一个正法方向
比如说外侧为正
那么整个一个闭曲面上是不是都是外侧为正
那么这当然是一个可定向曲面
假如说某一种曲面
它是由几张光滑曲面拼接而成的
我们画的简单一点 就画这么一个曲面
第一张是上面那个曲面 我们把它叫做S1
是一个光滑曲面
第二张呢是侧面那张曲面叫做S2
假如说一旦
我把S1的可定向曲面的单位正方向
我把它叫做n1定下来之后
那么通过右手螺旋法则
我们可以确定它的边界方向
就是四个手指头是边界方向
大拇指是曲面方向
那么我们可以知道边界方向是它
通过边界方向
我们再规定了一种方向叫协调方向
协调性 所谓协调方向的话
在S1和S2公共的边界线上使得这个方向相反
所以S2的边界的方向就是这个方向
然后通过S2的边界的方向
再通过右手螺旋法则
我们可以推出S2的正法方向
那么通过几张曲面拼接而成的曲面
通过方向的协调性
我们同样可以定义这个曲面的方向
所以呢 现在我们可以知道
对于一个曲面来讲
如果是一个单一的光滑正则曲面
我们可以通过一点的方向
确定整个曲面的方向
同样 如果这个曲面由若干张
光滑正则曲面拼接而成的
我们可以通过协调方向
方向的协调性
使得最后我们还是要做到一点
一点 曲面上一点的正方向确定了
这个曲面上其他点的正方向
如果这件事情可以做成了
我们把这张曲面无论是单张的
还是几张拼接而成的曲面
叫做可定向曲面
如果做不成了我们把它叫做不可定向曲面
-第一节 多元连续函数
--开集、闭集、区域
--二重极限的定义
--二重极限的例题
--二次极限的定义
-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
-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
--隐函数存在定理
--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
-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
--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)
-第一章 多元函数微分学--第七节练习题
-第一节 多元函数微分学的几何应用
-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
--条件极值问题举例
--最小二乘法
-第二章 多元函数微分学应用--第三节练习题
-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
-第二节 二重积分的计算
-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
-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
--空间坐标变换
--空间柱坐标系
--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
-第三章重积分--第五节 练习题
-第六节 第一类曲面积分
-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
-第三章重积分--第七节 练习题
-第一节 第二类曲线积分
-第四章 向量分析--第一节 练习题
-第二节 Green公式及其应用
-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
-第一节 微分方程的基本概念
--微分方程概念举例
-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
-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
-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
--欧拉方程
--欧拉方程举例
-第五章 常微分方程--第四节 练习题