2) ПИ 1р
2.1. Определение ПИ 1р
f (x, y, z) непрерывна в
n |
|
|
W, G Ì W, Gi ÇG j = Æ, G = UDGi , Dsi |
– площадь DGi , |
|
i=1 |
|
|
|
|
n |
Mi (xi ,hi ,zi ) ÎDGi Þ òò f (x, y, z)ds = liml®0 |
å( f (xi ,hi ,zi )Dsi ) |
|
G |
|
i=1 |
l = max diamDGi , m(M ) - поверхностная плотность G Þ
Þ m = òòm(x, y, z)ds – масса G .
G
2.2. Вычисление ПИ 1р
G : z = z(x, y))x, y) Î D - гладкая поверхность Þ
|
¢ |
2 |
¢ |
2 |
ds . |
Þ òò f (x, y, z)ds = òò f (x, y, z( x, y)) 1+ (zx ) |
|
+ (z y ) |
|
||
G |
D |
|
|
|
|
3) ПИ 2р
3.1. Определение ПИ 2р
P(x, y, z), Q(x, y, z), R(x, y, z) непрерывны в W Ì R3 ,G Ì W –
двусторонняя ориентированная поверхность,
11
DDix y = прX OY DGi ,
DDix z = прX O Z DGi , DDiy z = прY O Z DGi , i =1, n; DS ix y , DS iy z , DS (±) площади (±)DDix y , DDiy z , DDix z , Mi (xi ,hi , z i ) ÎDGi Þ
Þ òò Pdydz + Qdxdz + Rdydx =
x z |
– |
i |
G
n
=liml®0 åP(Mi )DS iy z + Q(M i )DS
i=1
ix z + R(M i )DS ix y .
Связь ПИ Iр и ПИ IIр:
òò Pdydz + Qdxdz + Rdydx = òò(P cosa + Q cos b + R cos g )ds
G |
G |
|
r |
|
протекающей |
n (x, y, z) = {P,Q, R} - скорость жидкости, |
||
через G Þ поток жидкости |
|
|
|
r |
r |
ПG = òòPdydz + Qdxdz + Rdydx = òòn ×nds . |
||
G |
G |
|
3.2. Вычисление ПИ 2р |
|
|
Dx y = прX OY G, Dx z = прX O Z G, Dy z = прY O Z G , |
|
|
G : z = z(x, y) Ú y = y(x, z) Ú x = x( y, z) Þ |
|
|
òòPdydz + Qdxdz + Rdxdy = ±òò P(x(y, z), y, z)dydz ± |
||
G |
Dyz |
|
±òòQ(x, y(x, z), z)dxdz ± òò R(x, y, z(x, y))dxdy , |
||
Dxz |
Dxy |
r r |
|
r r r r |
|
где (+) – для острых |
¶ ¶ ¶ |
|
углов(n, i), (n, j), (n, k), (-) - для |
||
тупых.
12
4) Формула Остроградского-Гаусса |
|
|
|
|
|
||||
P(M ), Q(M ), R(M ) - непрерывны |
вместе |
с частными |
|||||||
производными |
в W, ¶W = G - ориентированная |
поверхность |
|||||||
Þ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
æ |
¶P |
|
|
¶Q |
|
¶R |
ö |
|
Òòò Pdydz + Qdxdz + Rdxdy = òòòç |
+ |
|
+ |
÷dxdydz . |
|||||
|
|
|
|||||||
G |
W è |
¶x |
|
¶y ¶z |
ø |
||||
5) Формула Стокса
P(M ), Q(M ), R(M ) - непрерывные вместе с частными производными на ориентированной поверхности G, L = ¶G - гладкая Þ
|
|
|
|
|
|
|
æ ¶Q |
|
|
¶P ö |
||||
Ñò Pdx + Qdy + Rdz = òòç |
|
|
- |
|
|
÷dxdy + |
||||||||
¶x |
|
|||||||||||||
L |
|
|
|
|
|
|
G è |
|
|
¶y ø |
||||
|
æ |
¶R |
|
¶Q ö |
æ ¶P |
|
¶R |
ö |
|
|||||
+ |
ç |
|
- |
|
÷ dydz + ç |
|
|
- |
|
|
÷ dxdz. |
|||
¶z |
|
¶z |
¶x |
|||||||||||
|
è |
|
¶z ø |
è |
|
ø |
|
|||||||
13
4. ЗАДАНИЯ ДЛЯ ТИПОВОГО РАСЧЕТА Вариант 1
1. Вычислить криволинейный интеграл первого рода ò x d l ,
L y
если L – дуга окружности x = 2sin t, y = 2 cos t, p £ t £ p .
|
6 |
3 |
2. Найти центр тяжести одной арки циклоиды |
|
|
x = 2(t - sin t), y = 2(1 - cos t), |
0 £ t £ 2p , считая плотность |
|
равной единице. |
|
|
3. Вычислить криволинейный интеграл второго рода |
|
|
ò(6 - y)dx + xdy , где L – арка циклоиды |
|
|
L |
|
|
x = 3(t - sin t), y = 3(1 - cos t), |
0 £ t £ 2p . |
|
4. Вычислить с помощью формулы Грина криволинейный интеграл ò x 2 y dx - xy 2 dy по окружности L с центром в
L
начале координат радиуса R, при положительном направлении обхода.
5. Вычислить поверхностный интеграл первого рода òò x y z ds
S
по пространственной области S = {(x, y, z)}, определяемой
условиями ìíx + y + z = 1, üý.
îx ³ 0, y ³ 0, z ³ 0þ
6. Вычислить по формуле Стокса криволинейный интеграл
ò y dx + z 2dy + x2dz , где L – окружность, по которой плоскость
L
z =
3 пересекает сферу, заданную уравнением x2 + y2 + z2 = 4 .
14
Вариант 2
1. Вычислить криволинейный интеграл первого рода ò y dl
L x
по кривой L y = x 2 , 1 £ x £ 2 .
2. Определить центр тяжести дуги астроиды
x = 2 cos3 t, y = 2 sin 3 t , лежащей в первой четверти 0 £ t £ p . 2
Плотность считать равной единице.
3. Вычислить криволинейный интеграл второго рода
|
|
|
|
|
x |
2 |
2 |
|
||
òx2dx + y2dy , если L – контур эллипса |
|
+ |
y |
=1 , взятый при |
||||||
a |
2 |
2 |
||||||||
|
L |
|
|
|
|
b |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
положительном направлении обхода. |
|
|
|
|
||||||
4. Вычислить с помощью формулы Грина криволинейный |
||||||||||
интеграл ò(2xy - y) dx + x 2 dy по замкнутой кривой L |
||||||||||
|
|
|
|
L |
|
|
|
|
||
|
x 2 |
y 2 |
|
|
|
|
||||
|
|
+ |
|
= 1, пробегаемой так, что внутренность ограниченной |
||||||
9 |
4 |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
||||
эллипсом области остается слева. |
|
|
|
|
||||||
5. Вычислить поверхностный интеграл первого рода |
||||||||||
òò( y + z)ds по пространственной области S = {(x, y, z)}, |
||||||||||
|
S |
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
ìx + y + z = 1, |
|
ü |
||||
определяемой условиями í |
|
ý. |
||||||||
|
|
|
|
îx ³ 0, y ³ 0, z |
³ 0þ |
|||||
6. Вычислить поверхностный интеграл второго рода
òòxdydz + ydzdx + zdxdy , где S - внешняя сторона сферы
S
x2 + y2 + z 2 = a2 .
15